सापेक्षता के अपने सामान्य सिद्धांत के हिस्से के रूप में, आइंस्टीन ने भविष्यवाणी की कि द्रव्यमान को गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करना चाहिए। यह सबसे शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने में सक्षम होना चाहिए क्योंकि वे पृथ्वी से गुजरते हैं। और एक अंतरिक्ष-आधारित वेधशाला जिसे 2015 में लॉन्च करने की योजना बनाई गई थी, जिसे LISA कहा जाता है, अभी भी मजबूत होनी चाहिए।
वैज्ञानिक वास्तव में गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखने के करीब हैं। चित्र साभार: NASA
गुरुत्वाकर्षण एक परिचित बल है। यह ऊंचाइयों के डर का कारण है यह चंद्रमा को पृथ्वी, पृथ्वी को सूर्य तक रखता है। यह बीयर को हमारे चश्मे से बाहर तैरने से बचाता है।
पर कैसे? क्या पृथ्वी चंद्रमा को गुप्त संदेश भेज रही है?
खैर, हाँ - की तरह।
भौतिकी और खगोल विज्ञान के कॉर्नेल एसोसिएट प्रोफेसर एना फ्लैगन ने गुरुत्वाकर्षण को समझने के लिए अपना जीवन समर्पित किया है क्योंकि वह अपने मूल आयरलैंड में यूनिवर्सिटी कॉलेज डबलिन में एक छात्र थे। अब, कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में प्रसिद्ध रिलेटिविस्ट किप थोर्न के तहत अपने डॉक्टरेट के लिए अध्ययन करने के लिए आयरलैंड छोड़ने के लगभग दो दशक बाद, उनका काम गुरुत्वाकर्षण तरंगों के आकार और आकार की भविष्यवाणी करने पर केंद्रित है - आइंस्टीन के 1916 के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत का एक मायावी घटना पूर्वानुमान। लेकिन जिनका कभी प्रत्यक्ष रूप से पता नहीं चला है।
1974 में, प्रिंसटन यूनिवर्सिटी के खगोलविदों रसेल हुल्स और जोसेफ एच। टेलर जूनियर ने अप्रत्यक्ष रूप से सह-परिक्रमा करने वाले न्यूट्रॉन सितारों पर गुरुत्वाकर्षण तरंगों के प्रभाव को मापा, एक खोज जिसने उन्हें भौतिकी में 1993 का नोबेल पुरस्कार दिया। फलांगन और उनके सहयोगियों के हालिया काम के लिए धन्यवाद, वैज्ञानिक अब सीधे गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखने के कगार पर हैं।
ध्वनि निर्वात में मौजूद नहीं हो सकती। इसके लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है, जैसे हवा या पानी, जिसके माध्यम से अपना संदेश पहुंचाना है। इसी तरह, गुरुत्वाकर्षण कुछ भी नहीं हो सकता है। यह भी एक माध्यम की जरूरत है जिसके माध्यम से अपना संदेश देने के लिए। आइंस्टीन ने सिद्ध किया कि वह माध्यम अंतरिक्ष और समय है, या "स्पेसटाइम फैब्रिक।"
दबाव में परिवर्तन - एक ड्रम पर एक थरथराता, एक कांपता हुआ मुखर कॉर्ड - ध्वनि तरंगों का उत्पादन करता है, हवा में लहर। आइंस्टीन के सिद्धांत के अनुसार, द्रव्यमान में परिवर्तन - दो तारों की टक्कर, एक बुकशेल्फ़ पर धूल उतरना - गुरुत्व तरंगों का उत्पादन, स्पेसटाइम में तरंग।
क्योंकि अधिकांश रोजमर्रा की वस्तुओं में द्रव्यमान होता है, गुरुत्वाकर्षण तरंगें हमारे चारों ओर होनी चाहिए। तो हमें कोई क्यों नहीं मिल रहा है?
"सबसे मजबूत गुरुत्वाकर्षण तरंगें पृथ्वी पर औसत दर्जे की गड़बड़ी का कारण होगा, जो परमाणु नाभिक से 1,000 गुना छोटा है," फलागन ने समझाया। "उनका पता लगाना एक बहुत बड़ी तकनीकी चुनौती है।"
उस चुनौती का जवाब है LIGO, लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेटरी, एक कोलोसल प्रयोग जिसमें 300 से अधिक वैज्ञानिकों का सहयोग शामिल है।
LIGO में लगभग 2,000 मील की दूरी पर दो संस्थापन शामिल हैं - एक में Hanford, Wash।, और एक Living Livingston, La में। प्रत्येक सुविधा को एक विशाल "L" के आकार का बनाया गया है, जिसमें 4 फ़ीट-व्यास वाले दो 2.5-मील-लंबे हथियार हैं। वैक्यूम पाइप कंक्रीट में संलग्न हैं। अल्ट्रा-स्थिर लेजर बीम प्रत्येक हाथ के अंत में दर्पणों के बीच उछलते हुए पाइपों को पार करते हैं। वैज्ञानिकों को एक हाथ को फैलाने और दूसरे को निचोड़ने के लिए एक गुरुत्वाकर्षण गुरुत्वाकर्षण लहर की उम्मीद है, जिससे दोनों लेजर थोड़ा अलग दूरी पर जाते हैं।
फिर अंतर को "हस्तक्षेप" लेज़रों द्वारा मापा जा सकता है जहां हथियार प्रतिच्छेद करते हैं। यह चौराहे की ओर लंबवत गति वाली दो कारों के बराबर है। यदि वे समान गति और दूरी की यात्रा करते हैं, तो वे हमेशा दुर्घटनाग्रस्त रहेंगे। लेकिन अगर दूरी अलग है, तो वे याद कर सकते हैं। फलांगन और उनके सहयोगियों को एक मिस की उम्मीद है।
इसके अलावा, लेज़र के हिट या मिस होने से गुरुत्वाकर्षण तरंग की विशेषताओं और उत्पत्ति के बारे में जानकारी मिलेगी। फलागन की भूमिका इन विशेषताओं की भविष्यवाणी करना है ताकि LIGO के उनके सहयोगियों को पता चले कि उन्हें क्या देखना है।
तकनीकी सीमाओं के कारण, LIGO केवल शक्तिशाली स्रोतों से कुछ आवृत्तियों की गुरुत्वाकर्षण तरंगों को महसूस करने में सक्षम है, जिसमें मिल्की वे में सुपरनोवा विस्फोट और मिल्की वे या दूर आकाशगंगाओं में तेजी से कताई या सह-परिक्रमा करने वाले न्यूट्रॉन सितारे शामिल हैं।
संभावित स्रोतों का विस्तार करने के लिए, नासा और यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी पहले से ही LIGO के उत्तराधिकारी, LISA, लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस ऐन्टेना की योजना बना रहे हैं। एलआईएसओ एलआईजीओ की अवधारणा के समान है, सिवाय इसके कि लेजर तीन उपग्रहों के बीच 3 मिलियन मील की दूरी पर सूरज के चारों ओर पृथ्वी की परिक्रमा में उछाल देगा। परिणामस्वरूप, LISA LIGO की तुलना में कम आवृत्तियों पर तरंगों का पता लगाने में सक्षम होगा, जैसे कि एक ब्लैक होल के साथ न्यूट्रॉन स्टार की टक्कर या दो ब्लैक होल की टक्कर से उत्पन्न। LISA 2015 में लॉन्च के लिए निर्धारित है।
मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में फलांगन और सहयोगियों ने हाल ही में गुरुत्वाकर्षण लहर हस्ताक्षर को डिक्रिप्ट किया, जिसके परिणामस्वरूप एक सुपरमेसिव ब्लैक होल एक सूरज के आकार के न्यूट्रॉन स्टार को निगल जाता है। यह एक हस्ताक्षर है जिसे LISA के लिए पहचानना महत्वपूर्ण होगा।
"जब एलआईएसए उड़ता है तो हमें इन सैकड़ों चीजों को देखना चाहिए," फ्लैनगन ने कहा। “हम यह मापने में सक्षम होंगे कि अंतरिक्ष और समय को कैसे युद्ध किया जाता है, और अंतरिक्ष को ब्लैक होल द्वारा कैसे घुमाया जाना चाहिए। हम विद्युत चुम्बकीय विकिरण देखते हैं, और हमें लगता है कि यह संभवतः एक ब्लैक होल है - लेकिन जितना हमने प्राप्त किया है, उसके बारे में। अंत में यह देखना बहुत रोमांचक होगा कि सापेक्षता वास्तव में काम करती है। ”
लेकिन, उन्होंने चेतावनी दी, “यह काम नहीं कर सकता। खगोलविदों का मानना है कि ब्रह्मांड का विस्तार तेज हो रहा है। एक व्याख्या यह है कि सामान्य सापेक्षता को संशोधित करने की आवश्यकता है: आइंस्टीन ज्यादातर सही थे, लेकिन कुछ शासनों में चीजें बेहतर तरीके से काम कर सकती थीं। "
थॉमस ओबर्स्ट कॉर्नेल न्यूज सर्विस में एक विज्ञान लेखक इंटर्न हैं।
मूल स्रोत: कॉर्नेल विश्वविद्यालय
