يمكن أن توفر التموجات في الزمكان أدلة على مكونات الكون المفقودة

هناك شيء خاطئ في نظريتنا عن الكون. كل شيء تقريبًا على ما يرام ، لكن هناك ذبابة في المرهم الكوني ، وجسيم من الرمل في الشطيرة اللانهائية. يعتقد بعض العلماء أن الجاذبية قد تكون السبب – وأن التموجات الدقيقة في نسيج الزمكان يمكن أن تساعدنا في العثور على القطعة المفقودة.

مقال جديد شارك في تأليفه عالم في جامعة شيكاغو يشرح كيف يمكن أن يعمل هذا. تم النشر في 21 ديسمبر في الفحص البدني دتعتمد الطريقة على اكتشاف مثل هذه التموجات التي تكون منحنية أثناء السفر عبر الثقوب السوداء الهائلة أو المجرات الكبيرة في طريقها إلى الأرض.

تكمن المشكلة في أن شيئًا ما لا يجعل الكون يتوسع فحسب ، بل إنه يتوسع بشكل أسرع وأسرع بمرور الوقت – ولا أحد يعرف ما هو. (البحث عن المعدل الدقيق هو نقاش مستمر في علم الكونيات).

توصل العلماء إلى جميع أنواع النظريات حول ماهية القطعة المفقودة. قال المؤلف المشارك للمقال خوسيه ماريا إيزكويغا ، باحث ما بعد الدكتوراه في ناسا أينشتاين في معهد كافلي للفيزياء الكونية في المعهد: “يعتمد الكثير منها على تغيير طريقة عمل الجاذبية على نطاق واسع”. “UChicago. “ثم موجات الجاذبية هم الرسول المثالي لرؤية هذه التغييرات المحتملة في الجاذبية ، إذا كانت موجودة. “

موجات الجاذبية هي تموجات في نسيج الزمكان نفسه ؛ منذ عام 2015 ، تمكنت البشرية من التقاط هذه التموجات بفضل مراصد LIGO. عندما يصطدم جسمان ثقيلان بشكل كبير في مكان آخر في الكون ، فإنهما يخلقان تموجًا ينتقل عبر الفضاء ، ويحمل توقيع كل ما صنعه – ربما اثنين. الثقوب السوداء أو اصطدام نجمين نيوترونيين.

في المقال ، يجادل إزكوياغا والمؤلف المشارك ميغيل زومالاكارجي أنه إذا كانت هذه الموجات ثقب أسود هائل أو عناقيد من المجرات في طريقها إلى الأرض ، فإن توقيع التموج سيتغير. إذا كان هناك اختلاف في الجاذبية من نظرية أينشتاين ، فسيتم تضمين الدليل في هذا التوقيع.

على سبيل المثال ، إحدى النظريات عن القطعة المفقودة من الكون هي وجود جسيم إضافي. مثل هذا الجسيم من شأنه أن يولد ، من بين تأثيرات أخرى ، نوعًا من الخلفية أو “الوسط” حول الأجسام الكبيرة. إذا اصطدمت موجة جاذبية متنقلة بثقب أسود فائق الكتلة ، فإنها ستولد موجات تختلط مع موجة الجاذبية نفسها. اعتمادًا على ما واجهته ، يمكن أن يحمل توقيع الموجة الثقالية “صدى” أو يبدو مشوشًا.

قال إزكوياغا: “إنها طريقة جديدة لفحص السيناريوهات التي لم يكن من الممكن اختبارها من قبل”.

تحدد مقالتهم شروط العثور على مثل هذه التأثيرات في البيانات المستقبلية. من المقرر إطلاق LIGO القادم في عام 2022 ، مع ترقية لجعل أجهزة الكشف أكثر حساسية مما هي عليه بالفعل.

“في ملاحظتنا الأخيرة التي أجريت مع LIGO ، رأينا موجة جاذبية جديدة تلعب كل ستة أيام ، وهو أمر مذهل. ولكن عبر الكون ، نعتقد أنها تحدث مرة واحدة في الواقع. قال إزكوياغا. “في الترقية التالية ، يمكننا مشاهدة الكثير – مئات الأحداث سنويًا.”

وقال إن العدد المتزايد يزيد من احتمالية مرور موجة واحدة أو أكثر عبر جسم هائل ويمكن للعلماء تحليلها بحثًا عن أدلة حول المكونات المفقودة.

Zumalácarregui ، المؤلف الآخر للمقال ، هو عالم في معهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية في ألمانيا وكذلك في مركز بيركلي للفيزياء الكونية في مختبر لورانس بيركلي الوطني وجامعة كاليفورنيا في بيركلي.