يختلف علم فلك الموجات الثقالية اختلافًا كبيرًا عن علم فلك الضوء الكهرومغناطيسي. بينما تكون موجات الجاذبية خافتة ويصعب اكتشافها ، فإنها تمر أيضًا عبر المادة بتأثير ضئيل. في جوهره ، الكون المادي شفاف لموجات الجاذبية. هذا يجعل علم فلك الموجات الثقالية أداة قوية عند دراسة الكون. لكنها لا تزال في مراحلها الأولى ، وهناك الكثير لنتعلمه حول كيفية تصرف موجات الجاذبية.
عدسات الجاذبية. المصدر: معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
خذ على سبيل المثال عدسة الجاذبية. يحدث ذلك عندما ينحرف الضوء القادم من جسم بعيد مثل الكوازار قليلاً أثناء مروره بالقرب من مجرة أو جسم ضخم آخر. يعمل الانحناء الثقالي الناتج عن كتلة المجرة كعدسة يمكنها تركيز ضوء الكوازار وإنتاج صور كوازار متعددة. يحدث هذا التأثير لأن الضوء ينتقل عبر المكان والزمان ، لذلك عندما يكون الزمكان مشوهًا ، يكون مسار الضوء كذلك.
لكن موجات الجاذبية مختلفة. بدلاً من انتقال الفوتونات عبر الفضاء ، فإن موجات الجاذبية هي تموجات من الزمكان في الزمكان. فهل يمكن أن تنحرف أو تنحرف بشكل مشابه للضوء؟ تتنبأ نظرية النسبية لأينشتاين بإمكانية حدوث ذلك. يغير انحراف الفضاء طريقة انتشار موجات الجاذبية ، لذلك تنحرف أيضًا. لم يُلاحظ هذا التأثير مطلقًا ، لكن دراسة جديدة قامت بتمشيط بيانات LIGO و Virgo بحثًا عنها.
رسم متحرك لموجة الجاذبية. الائتمان: ESA-C.Carreau
بحث الفريق عن عدة تأثيرات لعدسات الجاذبية على إشارات اندماج الثقب الأسود التي اكتشفها LIGO و Virgo ، مثل عمليات الاندماج المتماثلة القادمة من مصادر مختلفة قليلاً ، أو نمط التداخل في موجات الجاذبية الذي قد ينتج عن وصول صورتين للاندماج إلى الأرض في أوقات مختلفة قليلاً.
في أحدث تشغيل للبيانات يحتوي على 36 حدث اندماج ، لم يجد الفريق أي دليل على موجات الجاذبية العدسية. هذا ليس مفاجئًا جدًا ، نظرًا لحجم العينة. لكن الفريق أظهر أن ذلك ممكن بالنظر إلى التكنولوجيا الحالية. مع بناء مراصد موجات الجاذبية الجديدة مثل LISA ، سيتم إما اكتشاف موجات الجاذبية العدسية ، أو سيتعين علينا إعادة فحص نظرية أينشتاين.
هذا النوع من الدراسة لديه إمكانات هائلة لتعزيز فهمنا للكون. في الوقت الحالي ، تتيح لنا عدسة الجاذبية للضوء رؤية أجسام بعيدة أكثر مما يمكننا أن نفعله بخلاف ذلك ، وتتيح لنا قياس جوانب علم الكونيات مثل توسع الكون. لكن الضوء يمكن أن يحجبه أو يخفته الغاز المنتشر والغبار بين المجرات. لا يتم تقييد موجات الجاذبية بهذه الطريقة ، لذا فإن عدسة الجاذبية يمكن أن تسمح لنا بإجراء قياسات دقيقة لعلم الكونيات. يمكنه أيضًا اختبار نظرية أينشتاين بطرق جديدة ودقيقة. لقد اجتازت النسبية العامة جميع الاختبارات حتى الآن ، ولكن قد تكون فيزياء جديدة ومثيرة للاهتمام في انتظار اكتشافها.
المرجعي:أبوت ، ر ، وآخرون. ' ابحث عن بصمات العدسة في ملاحظات موجات الجاذبية من النصف الأول من تشغيل المراقبة الثالث لـ LIGO-Virgo . 'طبع arXiv المسبقarXiv: 2105.06384 (2021).