تم إعداد علم فلك الموجات الثقالية لإحداث ثورة في فهمنا للكون. في غضون سنوات قليلة فقط عزز فهمنا للثقوب السوداء بشكل كبير ، لكنه لا يزال مجالًا علميًا في شبابه. هذا يعني أنه لا تزال هناك قيود خطيرة على ما يمكن ملاحظته.
حاليًا ، تعتمد جميع مراصد الجاذبية على الأرض. هذا يجعل من السهل بناء وصيانة أجهزة الكشف ، ولكن هذا يعني أيضًا أن المراصد تعاني من ضوضاء الخلفية. تعمل المراصد مثل LIGO و Virgo عن طريق قياس إزاحة المسافة بين المرايا عندما تمر موجة الجاذبية عبر المرصد. هذا التحول صغير للغاية. بالنسبة للمرايا التي تفصل بينها مسافة 4 كيلومترات ، يكون التحول مجرد جزء بسيط من عرض البروتون. اهتزازات الشاحنة التي تسير على طريق قريب ستغير المرايا أكثر من ذلك بكثير. لذلك يستخدم LIGO و Virgo إحصاءات ونماذج اندماج الثقوب السوداء لتمييز الإشارة الحقيقية عن الإشارة الخاطئة.
نطاق المراقبة النظرية لـ GLOC. الائتمان: جاني وآخرون
بسبب ضوضاء الخلفية الأرضية ، تركز المراصد الحالية على موجات الجاذبية عالية التردد (10-1000 هرتز) الناتجة عن عمليات اندماج الثقوب السوداء. كان هناك نقاش حول بناء مرصد موجات الجاذبية الفضائي ، مثل LISA ، والذي سيراقب موجات الجاذبية منخفضة التردد ، مثل تلك الناتجة عن التضخم الكوني المبكر. لكن العديد من موجات الجاذبية تقع في النطاق المتوسط. لاكتشاف ذلك ، تقترح دراسة حديثة بناء مرصد موجات الجاذبية على القمر.
لطالما كان القمر موقعًا مرغوبًا لعلماء الفلك. لن تعاني التلسكوبات الضوئية على القمر من ضبابية الغلاف الجوي ، وعلى عكس التلسكوبات الفضائية مثل هابل وويب ، لن تكون مقيدة بحجم صاروخ الإطلاق الخاص بك. كانت معظم الأفكار المقترحة افتراضية للغاية ، ولكن بينما نتطلع إلى عودة الإنسان إلى القمر في العقد المقبل ، فإنها تصبح أقل من ذلك بكثير. ناسا تدرس بالفعل بناء تلسكوب لاسلكي على سطح القمر البعيد. سيكون بناء مرصد موجات الجاذبية القمرية أكثر صعوبة ، لكنه ليس مستحيلًا.
تقترح هذه الدراسة الحديثة وجود مرصد قمري لموجة الجاذبية لعلم الكونيات (GLOC). بدلاً من القلق بشأن كيفية إنشاء مثل هذا المرصد ، تركز الدراسة بدلاً من ذلك على الحساسية وحدود المراقبة لمثل هذا المرصد. كما قد تتوقع ، لن يعاني المرصد القمري من اهتزازات الخلفية التي تزعج مراصد الأرض. نتيجة لذلك ، يمكن أن يكون لها خط أساس أطول بأربع مرات من LIGO. هذا سيعطيها نطاقًا لترددات موجات الجاذبية منخفضة تصل إلى عُشر هيرتز. سيسمح لها ذلك بمراقبة كل شيء بدءًا من الاندماجات الثنائية ذات الكتلة النجمية وحتى عمليات اندماج الثقوب السوداء متوسطة الكتلة.
لكنها ستكون أيضًا قادرة على مراقبة نفس النوع من عمليات الدمج مثل LIGO و Virgo على مسافات أكبر بكثير. أصبحت المسافات حتى الآن بحيث أصبحت موجات الجاذبية شديدة الانزياح باللون الأحمر. إذا تم إنشاء GLOC ، فسيكون قادرًا على استخدام أحداث الاندماج البعيدة لقياس معدل التوسع الكوني عبر مليارات السنين. ربما تكون هذه هي أعظم قوتها لأنها ستسمح لنا بقياس معامل هابل عبر الكثير من التاريخ الكوني. سنتعلم أخيرًا ما إذا كان التوسع الكوني جزءًا من بنية الزمكان ، أم أنه يختلف في الزمان والمكان.
بالطبع ، اقتراح GLOC افتراضي بحت في هذه المرحلة. سوف تمر عقود على الأقل قبل أن نتمكن من بناء مثل هذا المرصد. لكن هذه الدراسة تظهر أن بناء مثل هذا التلسكوب يستحق الجهد المبذول.
المرجعي:جاني وكاران وابراهام لوب. ' مرصد موجات الجاذبية القمري لعلم الكونيات . 'مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكية2021.06 (2021): 044.
