סוכנות החלל האירופית מקבלת אור ירוק למצפה החללי הראשון מסוגו, שמוקדש לחשיפת רעידות המרחב-זמן.
ועדת התוכניות המדעיות של סוכנית החלל האירופית (ESA) אישרה את משימת LISA (אנטנת חלל של אינטרפרומטר לייזר), הפעילות המדעית הראשונה לגילוי וחקר גלי כבידה מהחלל.הצעד החשוב הזה, ששמו הפורמלי “אימוץ”, מכיר בכך שהרעיון והטכנולוגיה של המשימה מתקדמים מספיק, ונותן אור ירוק לבניית המכשירים והחלליות. העבודה הזאת תתחיל בינואר 2025 אחרי שייבחר קבלן תעשייה אירופי.
LISA היא לא רק חללית אחת אלא קבוצה של שלוש. הן יעקבו אחרי כדור הארץ במסלולו סביב השמש, כשהן יוצרות משולש שווה צלעות מאוד מדויק בחלל. כל צלע של המשולש תהיה באורך של 2.5 מיליון ק”מ (יותר מפי שישה מהמרחק בין הארץ והירח), והחלליות יחליפו קרני לייזר על פני המרחק הזה. השיגור של שלוש החלליות מתוכנן ל-2035, על גבי טיל אריאן 6.
משימת LISA תלכוד ותחקור אדוות במארג המרחב זמן. אדוות אלה, הנקראות גלי כבידה, נפלטות במהלך כמה מהאירועים הכי חזקים בקוסמוס. דוגמה של מערכת שיוצרת גלי כבידה היא זוג חורים שחורים שמקיפים אחד את השני כשפניהם להתנגשות. התאוצה של המסות העצומות שלהם מזעזעת את מארג המרחב זמן ויוצרת אדוות.
קרדיט: ESA / ATG Medialab
לפני קצת יותר ממאה שנים, איינשטיין חזה באופן מהפכני שכשגופים מסיביים מאיצים, הם מזעזעים את מארג המרחב זמן ויוצרים אדוות זעירות הנקראות גלי כבידה. הודות להתפתחויות הטכנולוגיות המודרניות, אנו יכולים עכשיו לגלות את האותות המאוד חמקמקים האלה.
“LISA היא פעילות שמעולם ניסו. באמצעות קרני לייזר על פני מרחקים של כמה קילומטרים, מכשירים על הקרקע יכולים לגלות גלי כבידה המגיעים מאירועים שמעורבים בהם עצמים בגודל של כוכבים – כגון התפוצצות סופרנובה או מיזוג של כוכבים מאוד צפופים וחורים שחורים כוכביים. כדי להרחיב את גבולות המחקרים הכבידתיים עלינו לצאת לחלל”, מסבירה מדענית הפרויקט הבכירה של LISA נורה ליצגנדורף.
“הודות למרחק העצום שיעברו אותות הלייזר ב-LISA, והיציבות המעולה של המכשירים, נחקור גלי כבידה בתדירויות נמוכות יותר ממה שאפשר בכדור הארץ, ונגלה אירועים בקנה מידה שונה, החל משחר ההיסטוריה”.
המשימה תלכוד את “צלצול” הכבידה החזוי מהרגעים הראשונים של היקום ותאפשר הצצה ישירה לשניות הראשונות ממש אחרי המפץ הגדול. בנוסף, היות שבגלי כבידה יש מידע על המרחק של העצמים שפלטו אותם, LISA תעזור לחוקרים למדוד את השינוי בהתפשטות היקום באמצעי שונה מהטכניקות שבהן משתמשים אוקלידס וסקרים אחרים, ולתקף את התוצאות שלהם.
קרוב יותר לארץ, LISA תגלה זוגות רבים של עצמים דחוסים מתמזגים כמו ננסים לבנים וכוכבי נייטרונים ותפיק לנו תובנות ייחודיות על שלבי ההתפתחות האחרונים של מערכות אלה. LISA תאתר את המיקום והמרחק שלהם ותקדם את הבנתנו לגבי מבנה שביל החלב, על בסיס הממצאים ממשימת גאיה של ESA.
עוד בנושא באתר הידען:
7 תגובות
ניסים
תודה
אריה
הגלים הם ב”זמן-מרחב”. בתורת היחסות הפרטית מראים שהחלל והזמן אינם דברים בלתי תלויים – זו התוצאה של ההנחה שכל אחד רואה את האור באותה המהירות.
בתורת היחסות הכללית מניחים שאי-אפשר להבחין בין כבידה לבין האצה. מה שיוצא זה שמסה בעצם מעקמת את הזמן-מרחב.
גלי-כבידה הם תופעה של שינויים בעקמומיות הזו. זו נבואה של תורת היחסות הכללית – וכיום אנחנו יודעים למדוד את התנועות האלה.
אם כך היו חושבים בימיה הראשונים של הפיזיקה המודרנית לא היה לנו MRI
אפשר לשלוח את שלוש החלליות במרווח של כ4 חודשים תוך כדי הקפת השמש ואז יהיה ניתן לערוך את הבדיקה על פני שטח עצום שהוא למעשה כל מסלול כדור הארץ סביב השמש.
שאלתי את ה AI:
אני אסטרונום שבודק את גלי הכבידה שנוצרים על ידי גופים מאיצים מאסיביים ביקום,
ורוצה לדעת את מה גלי הכבידה מטלטלים?
וזאת התשובה שקבלתי (מדהים):
גלי כבידה אינם מטלטלים חומר באופן ישיר, אלא גורמים לשינוי בעקמומיות המרחב-זמן עצמו.
ניתן לדמיין זאת כמתרחש בשתי דרכים:
1. גלי כבידה כ”אדוות במרחב-זמן”:
דמיין בריכה שקטה. כאשר זורקים אבן לתוך הבריכה, נוצרות אדוות המתפשטות החוצה. באופן דומה, גלי כבידה מתפשטים החוצה ממקור האירוע, כמו התנגשות בין שני חורים שחורים.
אדוות אלה אינן גורמות למים עצמם לנוע יחד איתן, אלא הן גורמות לעלייה וירידה בגובה פני המים.
באופן דומה, גלי כבידה גורמים ל”עיוות” זמני של המרחב-זמן, כאשר גופים מאסיביים מאיצים. עיוות זה מתפשט החוצה כגל.
2. גלי כבידה כ”שינוי במרחקים”:
דמיין רשת מתוחה על מסגרת. כאשר מניחים אבן כבדה על הרשת, היא מתעקמת. באופן דומה, גלי כבידה גורמים למרחב-זמן להתעקם.
עיוות זה משפיע על המרחקים בין גופים שונים. לדוגמה, גל כבידה חזק עשוי לגרום למרחק בין כדור הארץ לירח לגדול באופן זמני.
לכן, גלי כבידה אינם מטלטלים חומר באופן ישיר, אלא גורמים לשינוי זמני בעקמומיות המרחב-זמן, מה שמשפיע על המרחקים בין גופים ועל התנהגותם.
הנה כמה דוגמאות ספציפיות לגבי מה גלי כבידה יכולים להשפיע עליו:
התנועה של כוכבי לכת: גלי כבידה חזקים יכולים לגרום לשינוי קל במסלולם של כוכבי לכת.
התפרצויות כוכבים: התפרצויות סופרנובה חזקות יכולות ליצור גלי כבידה חזקים שמשפיעים על גלקסיות סמוכות.
התפתחות היקום: גלי כבידה יכולים להשפיע על קצב התפשטות היקום.
גלי כבידה הם כלי מחקר חדשני המאפשר לנו לחקור את היקום בצורה חדשה. על ידי חקר גלי כבידה, אנו יכולים ללמוד עוד על גופים מאסיביים, התפתחות היקום ותורת היחסות הכללית.
את מה גלי הכבידה מטלטלים?
מעבר לסקרנות ולכמה שזה מדהים
אשמח להסבר
מה זה נותן לנו בפועל
באופן יישומי לחיי היום יום
האם זה לא בזבוז אדיר של משאבים למשימות חסרות ערך ביחס למה שהיה אפשר להשיג אילו היינו משקיעים את אותם משאבים במחקרים פרקטיים לחיינו?