يجب أن تكون أجهزة كشف الموجات الثقالية من الجيل التالي قادرة على رؤية الموجات البدائية من الانفجار العظيم
لا يزال علم فلك الموجات الثقالية في شبابه. وبسبب هذا ، فإن موجات الجاذبية التي يمكننا رصدها تأتي من أحداث كارثية قوية. الثقوب السوداء تلتهم بعضها البعض في زقزقة عنيفة للزمكان ، أو النجوم النيوترونية تصطدم بانفجار هائل. قريبًا قد نكون قادرين على رصد موجات الجاذبية للمستعرات الأعظمية ، أو الثقوب السوداء الهائلة التي تندمج على بعد مليارات السنين الضوئية. ولكن تحت النشاز توجد موجة جاذبية مختلفة تمامًا. ولكن إذا تمكنا من اكتشافها ، فسوف تساعدنا في حل أحد أعمق الألغاز الكونية.
تُعرف باسم موجات الجاذبية البدائية ، وبينما تشكلت في قلب الانفجار الأعظم ، فقد تلاشت بشدة لتصبح طنينًا خافتًا. إنه يشبه إلى حد كبير الخلفية الكونية الميكروية التي يمكن رؤيتها من كل مكان في الكون ، لكنها غير مرئية عمليًا مقارنة بمصادر الضوء النشطة التي نراها كل يوم.
خريطة السماء بواسطة BICEP2. الائتمان: التعاون BICEP2
نظرًا لضعف موجات الجاذبية هذه ، فقد تركز معظم الجهود للكشف عنها على تأثيرها على الضوء. وفقًا للنموذج القياسي لعلم الكونيات ، يجب على موجات الجاذبية البدائية أن تحرف اتجاه الضوء قليلاً أثناء انتقاله عبر الفضاء. وبالتالي ، يجب أن يكون للضوء من الخلفية الكونية الميكروية أ استقطاب ب-وضع. المشكلة في ذلك هي أن أشياء أخرى مثل الغبار يمكن أن يؤدي أيضًا إلى استقطاب في الوضع B في CMB. من السهل الخلط بين الاثنين ، كما رأينا عندما ادعى تعاون BICEP2 أنه اكتشفهما ، بعد ذلك اضطروا إلى التراجع عن نتائجهم قليلاً.
بينما لا يزال اكتشاف الموجات البدائية من خلال CMB ممكنًا ، والآن بعد أن تمكنا من اكتشاف موجات الجاذبية ، سيكون من الجيد اكتشاف الموجات البدائية مباشرة. تعتقد مجموعة بحثية جديدة أنها توصلت إلى طريقة للقيام بذلك. تم نشر نتائجهم فيخطابات المراجعة المادية، ويظهر كيف يمكننا إخراج إشاراتها من الضوضاء الهائلة.
هناك الكثير من مصادر موجات الجاذبية. الائتمان: كريستوفر مور وروبرت كول وكريستوفر بيري
عمليتهم هي عكس ما يتم عادة في التسجيل الصوتي. إذا كان لديك همهمة مستمرة في الخلفية ، فعادةً ما تقوم بتسجيل الصوت المحيط للغرفة ، ثم تقوم بطرحه من التسجيل الخاص بك. لاكتشاف موجات الجاذبية ، يقترح الفريق إزالة الإشارات العالية لسماع الطنين الخافت. لقد أنشأوا نموذجًا لمتوسط إشارة عامة من أحداث مثل المستعرات الأعظمية واندماجات الثقب الأسود. بطرح هذا من بيانات موجات الجاذبية التي نجمعها ، ما يجب أن يتبقى هو مجموعة من الضوضاء العشوائية. قد يكون سبب معظم هذه الضوضاء هو التقلبات العشوائية لكاشف الموجات الثقالية نفسه. لكن لدينا الآن العديد من مراصد الموجات الثقالية ، والضوضاء العشوائية لكل منها مختلفة. لذا يقترح الفريق مقارنة بيانات الضوضاء من عدة مراصد وطرح كل الضوضاء غير الشائعة بينها. نظرًا لأن موجات الجاذبية البدائية يجب أن يكون لها نفس الإشارة عبر جميع المراصد ، فإن 'الضوضاء' الشائعة يجب أن تكون الإشارة البدائية.
أظهر الفريق أن هذا يمكن أن يعمل في المحاكاة. المشكلة الوحيدة هي أن المراصد الحالية صاخبة لدرجة أنه لا يمكن استخدام هذه الطريقة. مع ظهور مراصد جديدة أكثر حساسية على الإنترنت ، يمكن استخدام هذه الطريقة لاكتشاف موجات الجاذبية البدائية.
إذا نجحت هذه الطريقة ، فستكون نعمة هائلة لعلماء الفلك. يفترض النموذج الكوني القياسي الآن أن هناك فترة تضخم سريع في الكون المبكر. يحل هذا الافتراض العديد من المشكلات في علم الكونيات المبكر ، لكنه يظل افتراضيًا. ولكن إذا كان نموذج التضخم صحيحًا ، فإن موجات الجاذبية البدائية ستحمل بصمتها. إن اكتشافهم إما أن يؤكد شكوكنا بشأن الانفجار العظيم أو يوجهنا إلى نظريات جديدة مذهلة.
المرجعي:بيسكوفينو ، سيلفيا ، وآخرون. ' قياس خلفية موجة الجاذبية البدائية في وجود مقدمات فيزيائية فلكية . 'خطابات المراجعة المادية125.24 (2020): 241101.