پنج برخورد دیگر را در شش ماه آینده مشاهده میکنیم

نرجیس ماوالوالا، امواج گرانشی را صد سال پس از پبش بینی آن ها توسط اینشتین کشف کرد. وی در این گفتگو هیجان خود از مشاهده سیگنال ارسال شده از برخورد دو سیاهچاله برای نخستین بار را توصیف می کند که این دو سیاهچاله در فاصله 1.3 میلیارد سال نوری قرار داشتند. 

در مورد حرفه و تخصصتان برایمان بگویید.

من یک فیزیکدان هستم و بر روی شناسایی امواج گرانشی کار می کنم. این مولفه ها، در واقع امواجی در ساختار خود زمان فضا هستند و آلبرت اینشتین صد سال پیش و در نظریه عمومی اش درباره نسبیت این امواج را پیش بینی کرد؛ با این حال فقط طی یک سال اخیر بوده که توانسته‌ایم آن ها را مشاهده کنیم.

چه چیز خاصی درباره امواج گرانشی وجود دارد؟

آنچه امواج گرانشی را حیرت‌انگیز می‌ کند این است که آن ها توسط اشیایی ساطع می شوند که ذاتا تاریک هستند مانند سیاهچاله ها. ما هرگز یک سیاهچاله را ندیده ایم چون تلسکوپ هایمان برای مشاهده نور طراحی و ساخته شده اند. همچنین هرگز برخورد سیاهچاله ها را مشاهده نکرده ایم اما با اندازه گیری امواجی که آن ها در یک برخورد ساطع می کنند، می توانیم سیاهچاله ها را مشاهده و چرخه حیات آن ها را درک کنیم.

زمانی که ستاره ها منحدم می شوند، به ستاره های نوترونی یا سیاهچاله ها تبدیل می شوند و زمانی که سوخت هسته ای شان تمام می شود، این موضوع باعث درخشش آن ها می شود؛ آن ها سپس به دلیل کشش گرانشی خودشان از درون منفجر می شوند. خورشید نیز در نقطه‌ای این کار را انجام خواهد داد. این ستاره های نوترونی یا سیاهچاله ها دارای مقادیر عظیم گرانش هستند و بسیار متراکم اند. حالا دو سیاهچاله را در نظر بگیرد که به یکدیگر نزدیک می شوند، حول یکدیگر می چرخند و این بازی رقصان را با تصادمی بزرگ خاتمه می دهند. آن ها امواجی را ساطع می کنند و ما می توانیم با استفاده از آشکار ساز LIGO این امواج را اندازه گیری کنیم.

شما چه هنگام برخورد دو سیاهچاله را مشاهده کردید؟

در ماه سپتامبر سال 2015، آشکارساز ما در لوئیزانیا سیگنال قوی را اندازه گرفت که نشان دهنده یک موج گرانشی در حال عبور بود و هفت میلی ثانیه بعد آشکارساز دوم در ایالت واشنگتن همان سیگنال را به عنوان موجی که از میان آن عبور می کرد، نمایش داد. مشاهده سیگنال را به یاد می‌آورم. 

این سیگنال از دو سیاهچاله نشات گرفته بود که حول یکدیگر می چرخیدند. جرم آن ها حدود 30 برابر جرم خورشید بود اما عرض شان فقط 150 کیلومتر بود که این رقم از لحاظ استانداردهای نجومی کوچک به شمار می آید. این در حالی است که شعاع خورشید 700 هزار کیلومتر است. حالا تصور کنید این سیاهچاله های بینهایت عظیم حول یکدیگر و تقریبا با سرعت نور گردش کنند. زمانی که دو سیاهچاله مورد مطالعه ما به یکدیگر برخورد کردند، انرژی بیشتر را در مقایسه با تمامی ستاره های درخشان آزاد کردند و این انرژی در شکل امواج گرانشی ساطع شد. ما تمامی این امواج را دیدیم و چون این سیاهچاله ها در فاصله 1.3 میلیارد سال نوری از زمین بودند، در واقع رخدادی را مشاهده کردیم که 1.3 میلیارد سال پیش اتفاق افتاده بود. من مدت 25 سال است که روی امواج گرانشی کار می کنم و وقتی اولین بار در دوران لیسانس درباره شناسایی احتمالی آن ها شنیدم، برایم بسیار غیرممکن و در عین حال کاملا محسورکننده بود.

آیا سیاهچاله ها خطرناک هستند؟

در صورتی که بیش از حد به آن ها نزدیک شوید، خطرناکند. سیاهچاله هایی که ما مشاهده کردیم بیش از یک میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارند بنابراین هیچ خطری برای منظومه شمسی ندارند. در واقع موضوعات نگران کننده دیگری وجود دارند که از آن میان می توان به رفتار انسان ها و بلایی که بر سر سیاره زمین می آورند، اشاره کرد. به طور مثال، احتمال برخورد یک سیارک با زمین در مقایسه با آسیب انسان ها به زمین بسیار کم است.

پس چرا نیاز داریم که ماهیت سیاهچاله ها را درک کنیم؟

سیاهچاله ها بلوک های سازنده و حیاتی جهان ما هستند و ما دریافته ایم که در مرکز هر کهکشانی یک سیاهچاله غول پیکر وجود دارد که جرم آن یک میلیون یا حتی یک میلیارد برابر خورشید است. ما واقعا درباره سیاهچاله ها زیاد نمی دانیم اما در یک کهکشان زندگی می کنیم و باید برای درک آن ها تلاش کنیم. در واقع اکثر عناصر جدول تناوبی حین انفجار ستاره ها شکل گرفتند و همین رخداد هم است که یک سیاهچاله را به وجود می آورد. تمامی این موضوعات به یکدیگر مرتبط اند و درک آن ها بخشی از پاسخ دادن به این سوال است که جهان ما از چه ساخته شده و از کجا آمده است؟

بزرگ ترین چالش در تحقیقات شما چه بوده است؟

ما با سه چالش عمده مواجه هستیم. یکی ساخت آشکارسازهایی است که بتوانند اندازه گیری های دقیق و مورد نیازمان را انجام دهند. امواج گرانشی موجب می شوند خود زمان‌فضا کش بیاید و کوچک شود. حتی زمانی که این امواج از میان ما رد می شوند موجب می شوند که کشش بیاییم و کوتاه شویم اما به مقداری بسیار جزئی. آشکارساز  LIGO به شکل L است و هر یک از اضلاع آن چهار کیلومتر طول دارد. بنابراین امکان مشاهده برخورد دو سیاهچاله برای نخستین بار وجود دارد و علاوه بر این امکان مشاهده دقت این اندازه ها هم وجود دارد.

سیاهچاله ها بلوک های سازنده و حیاتی جهان ما هستند و ما دریافته ایم که در مرکز هر کهکشانی یک سیاهچاله غول پیکر وجود دارد که جرم آن یک میلیون یا حتی یک میلیارد برابر خورشید است.

چالش دیگر، درک این موضوع است که سیگنال باید چه شکلی باشد و سومین چالش مشتق کردن سیگنال از داده های بسیار نویزدار است. تعدادی از سیگنال ها واضح و قوی هستند اما سیگنال های دیگر ضعیف هستند و ما به دنبال مشاهده تمامی آن ها هستیم.

هدف بعدی تان چیست؟

ساخت آشکارسازهای بهتر و استفاده از فناوری های پیشرفته تر برای انجام اندازه گیری های حساس تر. ما در پاییز آینده به دنبال راستارت کردن آشکارسازهایمان با هدف ارتقای حساسیت آن ها برای مدت شش ماه هستیم و بر اساس تخمین هایمان، انتظار داریم پنج برخورد دیگر سیاهچاله را در طول این شش ماه مشاهده کنیم.

به عنوان یک فیزیکدان نجومی زن، وارد حوزه ای مردانه شده اید. شما همچنین در پاکستان بزرگ شده اید. از دیدگاه شما چه طور می توان زنان بیشتری را به حوزه فیزیک نجومی جذب کرد؟

موضوع این بود که در هر محیطی که وارد می شدم، بیگانه بودم بنابراین متفاوت بودنم موجب می شد که راحت تر باشم. زمانی که به عنوان یک زن وارد یک سالن کنفرانس فیزیک شدم که صدها مرد در آن بودند، به این موضوع فکر نمی کردم چون به متفاوت بودن عادت داشتم. از لحاظ جذب کردن تعداد زنان بیشتر باید گفت که بزرگ ترین قدم، افزایش تعداد زنانی است که کار علمی انجام می دهند اما این در عمل آسان نیست. در واقع هر دانشمندی باید به افراد جوان نشان دهد که انجام کار علمی مفرح و مهیج است و این که او از انجام آن لذت می برد.

 

منبع: مجمع جهانی اقتصاد

ترجمه: شه تاو ناصری

No tags for this post.