משתמש:Tomergo/טיוטה

אסטרונומית גלי כבידה

אסטרונומית גלי כבידה היא תחום חדש יחסית של האסטרונומיה התצפיתית שמטרתו להשתמש בגלי כבידה כדי לאסוף נתונים על גופים רחוקים כגון כוכבי ניטרונים וכוכבים שחורים, על סופרנובות ועל תהליכים שונים שקרו שברירי שנייה לאחר המפץ הגדול.

תורת היחסות של איינשטיין ניבאה את קיומם של גלי הכבידה עוד בשנת 1915. גלי הכבידה התגלו לראשונה מאה שנה לאחר ניבויו של איינשטיין, בספטמבר 2015, על ידי LIGO ו- Virgo.

תצפיות

ישנם דרכים שונות לקלוט גלי כבידה, וישנם גלאים הקולטים גלי כבידה בתדירויות שונות, ובכך מאפשרים לנו לאסוף נתונים מספקטרום רחב של גלי כבידה.

תדירות גבוהה

גלי כבידה בעלי תדירות גבוהה(10 הרץ עד 10 קילו הרץ) נצפים כיום במספר מכונים המפוזרים ברחבי כדור הארץ: LIGO בארצות הברית המשתמש בשני אינטרפרומטרים באורך של ארבעה קילומטרים, Virgo האיטלקי-צרפתי שמשתמש באינטרפרומטרים באורך 3 קילומטר, 600 GEO המשתמש באינטרפרומטרים באורך 600 מטר,KAGARA היפני עם אינטרפרומטרים באורך 3 קילומטר.

גלי הכבידה התגלו לראשונה בתדירות זו במכון LIGO בשנת 2015.

דרך נוספת לקלוט גלי כבידה היא בעזרת אנטנות תהודתיות (resonant bar detectors), דרך זו הומצאה על ידי הפיזיקאי האמריקאי ג'וסף ובר (joseph weber) בשנות השישים.

תדירות נמוכה

דרך נוספת לקליטת גלי כבידה היא בעזרת מערך תזמון פולסרים. שלושה מכונים- EPTA, NANOgrav, PPTA, פועלים בשיתוף פעולה כדי לקלוט גלי כבידה בעזרת פולסרים. מכונים אלה משתמשים בטלסקופי רדיו קיימים, אך מפני שטלסקופים אלה קולטים תדירויות של ננו-הרצים לוקח זמן רב מאוד כדי לזהות אות.

תדירות בינונית

כיום אין עדיין דרכים לקלוט גלי כבידה בתדירויות בינוניות. סוכנות החלל האירופאית עובדת על הפרויקט eLISA, זו היא אנטנת חלל שתוכל לקלוט גלי כבידה בתדירויות אלו. בנוסף, ביפן עובדים על הפרויקט DECIGO שיוכל לקלוט גלי כובד בתדירויות אלו.

ערך מדעי

עד היום האסטרונומיה ברובה התבססה על אספת נתונים מהספקטרום האלקטרומגנטי. כל פעם שמצאו דרך לקלוט תדירויות חדשות מהספקטרום האלקטרומגנטי הידע שלנו על היקום התרחב רבות. במאה ה-20, כאשר הצליחו לקלוט נויטרינים נפתח תחום חדש באסטרונומיה, אסטרונומיה נויטרינית, תחום זה הרחיב את ההבנה שלנו על ליבת השמש ועל התהליכים השונים שמתרחשים בשמש. גילוי גלי הכבידה, כמו כל גילוי באסטרונומיה עד כה, ישמש ככלי לאיסוף נתונים חדשים על היקום.

גלי כבידה הם מקור מצוין לאיסוף נתונים מפני שהם כמעט ולא מבצעים אינטראקציות עם עצמים לכן ניתן לקלוט אותם עם הפראות מינימליות. מצד שני, העובדה שהם כמעט ולא מבצעים אינטראקציות עם עצמים גורמת לכך שקשה לקלוט אותם.

אסטרונומיה של גלי כבידה היא שונה בתחליט מאסטרונומיה המבוססת על גלים אלקטרומגנטים, כיוון שניתוח של גלי כבידה מגלה לנו יותר "צליל" מאשר "תמונה", לא ממש אוסף של נתונים שונים אלא גל מורכב והרמוני. אם אור מראה לנו את הצורה של הגוף והמבנה שלו, גלי כבידה יספקו לנו מידע אודות האירועים שכתוצאה מהם הם נוצרו. לכן, גלי כבידה נושאים מידע שאנו לא יכולים להשיג בדרכים אחרות - כגון מידע על זרימה של חומר בליבה של סופר-נובה, או על תכונות החומר של כוכבי ניוטרונים מתמזגים. גלי כבידה נושאים מידע על אזורים בחלל שאחרת היו נסתרים, או נגישים רק בצורה עקיפה דרך סימולציות מחשב.

דוגמה לסימולציה כזו: התחלקות הצפיפות של חומר במרכז של סופר-נובה שנייה אחת לאחר ההתחלה של ההתפוצצות. אזורים בהירים יותר מעידים על צפיפות רבה יותר:

גלי הכבידה מאוד חשובים ככלי חדש לראיית היקום מפני ששילוב הנתונים שיאספו מגלאי הכבידה עם נתונים שנאספו בדרכים אחרות, כמו נויטרינים והספקטרום האלקטרומגנטי, הולכים ללמד אותנו עוד הרבה תגליות חדשות על חורים שחורים, חומר אפל ואפילו על היווצרות היקום.

סוכנות החלל האירופאית עובדת כיום על הפרויקט eLisa שאמור לצאת לפועל ב2034, אנטנת חלל זו כנראה תוכל לאסוף נתוני על התפתחותם של חורים שחורים וגלקסיות. נתונים אלו יכולים לעזרו לנו להבין כיצד חומר אפל מתנהג, ואפילו לאושש  את התאוריה כי גלקסיות מתפתחות מסביב לחורי חומר אפל.

יתכן שבעזרת ניתוח קרינת הרקע הקוסמית יהיה אפשר לגלות גלי כבידה מהרגעים הראשונים של היקום ובעזרתם ללמוד על היווצרותו.

התפתחות

אסטרונומית גלי כבידה היא תחום חדש יחסית ולכן תחום זה עוד מתפתח. יכולותינו בקליטת גלי כבידה עוד מאוד מוגבלות אבל בעתיד הקרוב יחסית תהייה לנו את הטכנולוגיה הדרושה. רוב האסטרופיזיקאים כיום מאמינים שאסטרונומית גלי כבידה תהייה חלק חשוב מאוד מהאסטרונומיה של המאה ה-21.