2016 के फरवरी में, लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेटरी (LIGO) के लिए काम करने वाले वैज्ञानिकों ने गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पहली बार पता लगाया। उस समय से, कई डिटेक्टर्स हुए हैं, उपकरणों में सुधार के लिए बड़े हिस्से में और वेधशालाओं के बीच सहयोग के अधिक से अधिक स्तरों के लिए धन्यवाद। आगे देखते हुए, यह संभव है कि इस उद्देश्य के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए मिशन गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टरों के रूप में "चांदनी" भी कर सकते हैं।
उदाहरण के लिए, गैया अंतरिक्ष यान - जो मिल्की वे का सबसे विस्तृत 3 डी मानचित्र बनाने में व्यस्त है - जब यह गुरुत्वाकर्षण तरंग अनुसंधान की बात आती है, तो यह भी महत्वपूर्ण हो सकता है। ऐसा हाल ही में कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के खगोलविदों की एक टीम ने दावा किया है। उनके अध्ययन के अनुसार, गैया उपग्रह में अल्ट्रा-लो फ्रिक्वेंसी गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अध्ययन करने के लिए आवश्यक संवेदनशीलता है जो सुपरमैसिव ब्लैक होल विलय द्वारा निर्मित होती हैं।
"ज्योतिषीय खोज विधि के लिए व्यक्तिगत रूप से संकल्पनीय गुरुत्वाकर्षण तरंग स्रोत गैया के साथ" शीर्षक से अध्ययन, हाल ही में प्रकट हुआ। शारीरिक समीक्षा पत्र। कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में सेंटर फॉर मैथमैटिकल साइंसेज के एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी क्रिस्टोफर जे। मूर द्वारा नेतृत्व किया गया, टीम में कैम्ब्रिज के खगोल विज्ञान संस्थान, कैवेंडिश प्रयोगशाला और कॉस्मोलॉजी के लिए कावली संस्थान के सदस्य शामिल थे।
पुनरावृत्ति करने के लिए, गुरुत्वाकर्षण तरंगें (GWs) अंतरिक्ष-समय में तरंग होती हैं जो हिंसक घटनाओं, जैसे ब्लैक होल विलय, न्यूट्रॉन सितारों के बीच टकराव और यहां तक कि बिग बैंग द्वारा बनाई जाती हैं। मूल रूप से आइंस्टीन की थ्योरी ऑफ जनरल रिलेटिविटी द्वारा भविष्यवाणी की गई, LIGO और उन्नत कन्या जैसी वेधशालाओं ने अंतरिक्ष-समय के लचीलेपन को मापने के तरीके से इन तरंगों का पता लगाया और पृथ्वी से गुजरने वाली GWs के जवाब में निचोड़ लिया।
हालांकि, GWs गुजरने से पृथ्वी भी सितारों के संबंध में अपने स्थान में दोलन कर लेगी। नतीजतन, एक परिक्रमा अंतरिक्ष दूरबीन (जैसे गैया), दूर के तारों की स्थिति में एक अस्थायी बदलाव को ध्यान में रखते हुए इस पर लेने में सक्षम होगी। 2013 में लॉन्च किया गया, गैया वेधशाला ने पिछले कुछ वर्षों में हमारे गैलेक्सी (उर्फ। एस्ट्रोमेट्री) में सितारों की स्थिति का उच्च-सटीक अवलोकन आयोजित किया है।
इस संबंध में, गैया सितारों के विशाल क्षेत्र में छोटे विस्थापन की तलाश करेगा, जो यह निर्धारित करने के लिए निगरानी कर रहा है कि क्या गुरुत्वाकर्षण तरंगें पृथ्वी के पड़ोस से गुजरी हैं। यह जानने के लिए कि गैया कार्य पर निर्भर था या नहीं, मूर और उनके सहयोगियों ने यह निर्धारित करने के लिए गणना की कि क्या गैया अंतरिक्ष दूरबीन में अल्ट्रा-लो फ्रिक्वेंसी जीडब्ल्यू का पता लगाने के लिए आवश्यक संवेदनशीलता थी।
इसके लिए, मूर और उनके सहयोगियों ने द्विआधारी सुपरमासिव ब्लैक होल द्वारा निर्मित गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अनुकरण किया - यानी दो एसबीएस और एक दूसरे की परिक्रमा। उन्होंने पाया कि 10 से अधिक के कारक द्वारा डेटा सेट को संपीड़ित करके6 (एक बार में एक अरब के बजाय 100,000 तारों को मापना), जीडब्ल्यूए को संवेदनशीलता के केवल 1% नुकसान के साथ गैया डेटा से पुनर्प्राप्त किया जा सकता है।
यह विधि पल्सर टाइमिंग एरे में उपयोग होने वाली समान होगी, जहां मिलिसेकंड पल्सर के एक सेट की जांच की जाती है कि गुरुत्वाकर्षण तरंगें उनके दालों की आवृत्ति को संशोधित करती हैं या नहीं। हालांकि, इस मामले में, तारों को देखने के लिए निगरानी की जा रही है कि क्या वे स्पंदन के बजाय एक विशेषता पैटर्न के साथ दोलन कर रहे हैं। एक बार में 100,000 तारों के क्षेत्र को देखकर, शोधकर्ता स्पष्ट स्पष्ट गति का पता लगाने में सक्षम होंगे (ऊपर आंकड़ा देखें)।
इस वजह से, Gaia डेटा (2020 के शुरुआती दिनों में निर्धारित) की पूर्ण रिलीज़ डब्ल्यूडब्ल्यू सिग्नल के लिए शिकार करने वालों के लिए एक बड़ा अवसर होने की संभावना है। जैसा कि मूर ने एक में समझाया था ए पी एस भौतिकी प्रेस विज्ञप्ति:
“Gaia इस प्रभाव को पहली बार एक यथार्थवादी संभावना को मापेगा। कई कारक दृष्टिकोण की व्यवहार्यता में योगदान करते हैं, जिसमें सूक्ष्मदर्शी मापन की सटीक और लंबी अवधि भी शामिल है। गिया 5 से 10 वर्षों में एक अरब सितारों का निरीक्षण करेंगे, जिनमें से प्रत्येक को उस अवधि के दौरान कम से कम 80 बार पता चलेगा। इतने सारे सितारों का अवलोकन करना गैया द्वारा प्रदान की गई प्रमुख प्रगति है। ”
यह भी ध्यान रखना दिलचस्प है कि जीडब्ल्यू का पता लगाने की क्षमता कुछ ऐसी थी जिसे शोधकर्ताओं ने पहचान लिया जब गैया को अभी भी डिजाइन किया जा रहा था। ऐसे ही एक व्यक्ति थे सर्गेई ए। क्लेयनर, जो लॉरहमान वेधशाला के एक शोधकर्ता और टीयू ड्रेसडेन में गैया समूह के नेता थे। जैसा कि उन्होंने अपने 2017 के अध्ययन में संकेत दिया था, "गैया जैसी खगोल और गुरुत्वाकर्षण तरंगें", गैया घटना के वर्षों के बाद एसबीएस को विलय करने के कारण जीडब्ल्यू का पता लगा सकता है:
"यह स्पष्ट है कि ज्योतिषीय पता लगाने के लिए गुरुत्वाकर्षण तरंगों के सबसे आशाजनक स्रोत आकाशगंगाओं के केंद्रों में सुपरमैसिव बाइनरी ब्लैक होल हैं ... यह माना जाता है कि बाइनरी सुपरमासिव ब्लैक होल आम तौर पर आकाशगंगाओं के संपर्क और विलय के अपेक्षाकृत आम उत्पाद हैं। उनका विकास। इस तरह की वस्तुएं अंतरिक्ष ज्योतिष की पहुंच के भीतर संभवतः आवृत्तियों और आयाम दोनों के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगें दे सकती हैं। इसके अलावा, उन वस्तुओं से गुरुत्वाकर्षण तरंगों को अक्सर कई वर्षों की टिप्पणियों की पूरी अवधि के दौरान लगभग निरंतर आवृत्ति और आयाम माना जा सकता है। "
लेकिन निश्चित रूप से, इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि Gaia डेटा के माध्यम से स्थानांतरण करने पर अतिरिक्त GW सिग्नल प्रकट होंगे। एक बात के लिए, मूर और उनके सहयोगियों ने स्वीकार किया कि इन अति-कम आवृत्तियों पर तरंगें Gaia के लिए भी कमजोर हो सकती हैं। इसके अलावा, शोधकर्ताओं को GWs और परस्पर विरोधी संकेतों के बीच अंतर करने में सक्षम होना होगा जो अंतरिक्ष यान के अभिविन्यास में परिवर्तन के परिणामस्वरूप होते हैं - जो कोई आसान चुनौती नहीं है!
फिर भी, आशा है कि गैया जैसे मिशन जीडब्ल्यू को प्रकट करने में सक्षम होंगे जो आसानी से ग्राउंड-आधारित इंटरफेरोमेट्रिक डिटेक्टर जैसे एलआईजीओ और उन्नत कन्या के लिए दिखाई नहीं देते हैं। इस तरह के डिटेक्टर वायुमंडलीय प्रभावों (अपवर्तन की तरह) के अधीन होते हैं, जो उन्हें बेहद कम आवृत्ति तरंगों को देखने से रोकते हैं - उदाहरण के लिए, बिग बैंग के मुद्रास्फीति काल के दौरान उत्पन्न होने वाली आदिम तरंगें।
इस अर्थ में, गुरुत्वाकर्षण तरंग अनुसंधान एक्सोप्लेनेट अनुसंधान और खगोल विज्ञान की कई अन्य शाखाओं के विपरीत नहीं है। छिपे हुए रत्नों को खोजने के लिए, वायुमंडलीय हस्तक्षेप को खत्म करने और उनकी संवेदनशीलता को बढ़ाने के लिए वेधशालाओं को जगह लेने की आवश्यकता हो सकती है। यह तब संभव है कि जीडब्ल्यू अनुसंधान के लिए अन्य अंतरिक्ष दूरबीनों को फिर से तैयार किया जाएगा, और अगली पीढ़ी के जीडब्ल्यू डिटेक्टरों को अंतरिक्ष यान पर सवार किया जाएगा।
पिछले कुछ वर्षों में, वैज्ञानिकों ने गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पहला पता लगाने से लेकर उनका पता लगाने के लिए नए और बेहतर तरीके विकसित करने तक चले गए हैं। इस दर पर, यह खगोलविदों से बहुत पहले होगा और ब्रह्मांड विज्ञानी गुरुत्वाकर्षण तरंगों को हमारे ब्रह्मांड संबंधी मॉडल में शामिल करने में सक्षम हैं। दूसरे शब्दों में, वे यह दिखाने में सक्षम होंगे कि यूनिवर्स के इतिहास और विकास में इन तरंगों का क्या प्रभाव है।
