قد تكشف التموجات في نسيج الكون عن بداية الزمن

تقدم العلماء في اكتشاف كيفية استخدام التموجات في الزمكان والمعروفة باسم موجات الجاذبية للعودة إلى 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.

“لا يمكننا رؤية الكون المبكر 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 في فيزياء البلازما ، ومقره في مختبر برينستون لفيزياء البلازما (PPPL) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE).

قام جارج ومستشاره إيليا دودين ، المنتسب إلى كل من جامعة برينستون و PPPL ، بتكييف هذه التقنية من بحثهما في طاقة الاندماج، 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 تتحرك من خلال البلازما ، وحساء الإلكترونات و النوى الذرية التي تغذي منشآت الاندماج المعروفة باسم التوكاماك والنجوم.

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 وقت فراغ 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 تتدفق الموجات عبر المادة ، فإنها تخلق ضوءًا تعتمد خصائصه على كثافة المادة.

يمكن للفيزيائي تحليل هذا الضوء واكتشاف خصائص حول نجم يبعد ملايين السنين الضوئية. يمكن أن تؤدي هذه التقنية أيضًا إلى اكتشافات حول تحطيم النجوم النيوترونية والثقوب السوداء معًا ، وهي بقايا شديدة الكثافة من موت النجوم. يمكنهم حتى الكشف عن معلومات حول ما كان يحدث أثناء الانفجار العظيم واللحظات الأولى لكوننا.

بدأ البحث دون أي إحساس بمدى أهميته. قال دودين: “اعتقدت أن هذا سيكون مشروعًا صغيرًا مدته ستة أشهر لطالب الدراسات العليا وسيتضمن حل أمر بسيط”. “ولكن بمجرد أن بدأنا في التعمق في الموضوع ، أدركنا أنه لم يتم فهم سوى القليل جدًا حول المشكلة ويمكننا القيام ببعض الأعمال النظرية الأساسية هنا.”

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