قد تكشف التموجات في نسيج الكون عن بداية الزمن

تقدم العلماء في اكتشاف كيفية استخدام تموجات في الزمكان تسمى موجات الجاذبية لتعقب بداية كل شيء نعرفه. يقول الباحثون إنهم يستطيعون فهم حالة الكون بشكل أفضل بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم من خلال تعلم كيفية تدفق هذه التموجات في نسيج الكون عبر الكواكب والغازات بين المجرات.

“نحن لا نرى الكون البدائي بشكل مباشر ، ولكن ربما يمكننا رؤيته بشكل غير مباشر إذا نظرنا إلى كيفية تأثير موجات الجاذبية من ذلك الوقت على المادة والإشعاع الذي يمكننا ملاحظته اليوم ” مجلة علم الكونيات والفيزياء الفلكية. جارج هو طالب دراسات عليا في برنامج برينستون لفيزياء البلازما ، ومقره في مختبر برينستون لفيزياء البلازما (PPPL) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE).

قام Garg ومستشاره Ilya Dodin ، المنتسب إلى كل من جامعة برينستون و PPPL ، بتكييف هذه التقنية من بحثهما على طاقة الاندماج، وهي العملية التي تعمل على توليد الطاقة للشمس والنجوم التي يطورها العلماء لتوليد الكهرباء على الأرض دون انبعاث غازات الدفيئة أو إنتاج نفايات مشعة طويلة العمر. علماء الاندماج يحسبون كيف موجات كهرومغناطيسية تمر عبر البلازما وحساء الإلكترون و النوى الذرية التي تمد منشآت الاندماج التي تسمى tokamaks و stellarators.

اتضح أن هذه العملية تشبه حركة موجات الجاذبية عبر المادة. قال جارج: “لقد وضعنا آلات موجات البلازما للعمل على مشكلة موجات الجاذبية”.

موجات الجاذبية ، التي تنبأ بها ألبرت أينشتاين لأول مرة في عام 1916 كنتيجة لنظريته النسبية ، هي اضطرابات في الزمكان بسبب حركة أجسام شديدة الكثافة. يسافرون بسرعة الضوء وقد تم اكتشافهم لأول مرة في عام 2015 بواسطة مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) من خلال أجهزة الكشف في ولاية واشنطن ولويزيانا.

ابتكر جارج ودودين صيغًا يمكن أن تؤدي نظريًا موجات الجاذبية للكشف عن الخصائص الخفية للأجرام السماوية ، مثل النجوم التي تبعد عدة سنوات ضوئية. عندما تمر الموجات عبر المادة ، فإنها تخلق ضوءًا تعتمد خصائصه على كثافة المادة.

يمكن للفيزيائي تحليل هذا الضوء واكتشاف خصائص نجم يبعد ملايين السنين الضوئية. يمكن أن تؤدي هذه التقنية أيضًا إلى اكتشافات حول تحطم النجوم النيوترونية والثقوب السوداء ، وبقايا شديدة الكثافة من موت النجوم. يمكنهم حتى الكشف عن معلومات حول ما حدث أثناء الانفجار العظيم واللحظات الأولى من كوننا.

بدأ البحث دون أي فكرة عن أهميته. قال دودين: “اعتقدت أنه سيكون مشروعًا صغيرًا مدته ستة أشهر لطالب دراسات عليا يتضمن حل أمر بسيط”. “ولكن بمجرد أن بدأنا في التعمق أكثر ، أدركنا أنه لم يتم فهم سوى القليل جدًا حول المشكلة ويمكننا القيام بعمل نظري أساسي للغاية هنا.”

يخطط العلماء الآن لاستخدام هذه التقنية لتحليل البيانات في المستقبل القريب. قال جارج: “لدينا صيغ الآن ، لكن الحصول على نتائج ذات مغزى سوف يتطلب المزيد من العمل”.