"עם שידרוג LIGO נוכל לגלות עשרות אירוע גלי כבידה בשנה"

כך אומרים מנהלי הפרויקט לקראת פתיחתם המחודשת של שני המצפים המאפשרים ביחד גילוי של גלי כבידה. מצפה וירגו באיטליה יחזור אף הוא לפעול, גם הוא לאחר שיפוץ שאיפשר להם להגדיל את הרגישות. גם טלסקופ יפני ייכנס לפעולה בקרוב, ושילוב של ארבעת המצפים יאפשר איכון מדוייק של מקור גלי הכבידה

קרן לייזר שעוברת 1,600 ק"מ בצינור. גלאי LIGO | צילום: נאס"א
קרן לייזר שעוברת בצינור של אחד מגלאי LIGO | צילום: נאס"א

בפברואר 2016 , עשו מדענים במצפה גלי הכבידה באמצעות אינטרפרומטר LIGO) היסטוריה כאשר הכריזו על גילוי ראשון של גלי כבידה. אדוות אלה במרקם היקום, הנגרמות על ידי מיזוגים של חורים שחורים או ננסים, נובאו לראשונה על ידי תורת היחסות הכללית של איינשטיין בערך לפני מאה שנה.

לפני כשנה, נסגרו שני מתקני LIGO כדי לבצע שידרוגי חומרה לגלאים.  שידרוגים אלה הושלמו ו-LIGO הודיעה כי המצפים יחזרו לפעול ב-2 באפריל. המדענים מצפים כי הרגישות המוגברת של המתקנים תאפשר גילוי של גלי כבידה כל כמה ימים כלומר עשרות בשנה.

עד כה, התגלו 11 אירועי גלי כבידה במשך כשלוש וחצי שנים. עשרה מהם היו תוצאה של מיזוגי חורים שחורים ואילו התגלית הנותרת היא של אירוע התנגשות זוג כוכבי ניוטרונים (אירוע kilonova). באמצעות חקר האירועים האלה החלו המדענים למעשה עידן חדש באסטרונומיה.

כעת עם השלמת השידרוגים של LIGO, מקווים המדענים להכפיל לפחות את מספר האירועים שיזוהו בשנה הקרובה, אמרה גבריאלה גונזלס, פרופסורית לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת לואיזיאנה סטייט, שבילתה שנים בחיפוש אחר גלי כבידה.

"גלילאו המציא את הטלסקופ או השתמש בטלסקופ בפעם הראשונה לתצפיות אסטרונומיות לפני 400 שנה. והיום אנחנו בונים טלסקופים טובים יותר. אני חושבת שהעשור הזה הוא ההתחלה של אסטרונומיית גלי הכבידה, ולכן נמשיך להתקדם עם גלאים טובים יותר ועם הוספת גלאים.

המתקנים של LIGO ממוקמים בהנפילד וושינגטון ובליוינגסטון לואיזיאנה. הם מורכבים משני צינורות בטון המחוברים בנקודת הבסיס ומרכיבים את צורות האות L. אורך כל צינור 4 ק"מ. בתוך הצינורות עוברות שני קרני לייזר חזקות דרך סדרה של מראות ומשמשים למדידת אורך כל זרוע בדייקנות קיצונית.
כאשר גלי הכבידה עוברים דרך הגלאים, הם מעוותים את המרחב וגורמים לשינוי אורך הצינורות במרחקים זעירים ביותר (כלומר ברמה התת-אטומית). לדברי ג'וזף גאימה, ראש מצפה LIGO בליוינגסטון, לואיזיאנה, העדכונים האחרונים כוללים שיפורים באופטיקה שיאפשרו הגברת כוח הלייזר והפחתת הרעש במדידות שלהם.
במשך שארית השנה, מחקר גלי כבידה יתחזק גם על ידי העובדה כי גלאי שלישי ( אינטרפרומטר וירגו באיטליה) יהיה גם מוכן גם הוא לערוך מחדש תצפיות לאחר שידרוג לערוך תצפיות. במהלך ריצת התצפית האחרונה של LIGO, שנמשכה בין נובמבר 2016 לאוגוסט 2017, וירגו רק החל להיות מצבעית לקראת הסוף ושיתף פעולה בכמה מהתגליות.

כמו כן, מצפה גלי הכבידה של יפן KAGRA צפוי להיכנס לפעילות בעתיד הקרוב, ויאפשר הקמת רשת זיהוי חזקה אף יותר. מכיוון שיהיו מצפים מרובים המופרדים על ידי מרחקים עצומים ברחבי העולם לא רק מאפשר מידה רבה יותר של אימות התגליות, אלא גם מסייע לצמצם את האיזור בחלל ממנו מגיע האות.
מהתצפית הבאה, אסטרונומים העוסקים בתחום גלי הכבידה יוכלו לנצל את היתרון של מערכת התראה ציבורית, אשר הייתה לתכונה קבועה של האסטרונומיה המודרנית. וכך כאשר LIGO יזהה אירוע גלי כבידה, הצוות ישלח התראה למצפי הכוכבים בכל רחבי העולם, כדי שאלו יפנו את הטלסקופים שלהם לעבר המקור וללמוד עוד על האירוע במקר והוא יוצר תופעות נצפות.
כך היה במקרה של אירוע הקילונובה של 2017 (הידוע גם בשם GW170817). שני כוכבי הניוטרונים שההתמזגות שלהם גרמה לאירוע גלי הכבידה, הותיר זוהר בהיר לאורך זמן רב. ההתנגשות הוביל להשתחררות סילוני חומר מהירים ויצירת חור שחור.

לדברי מרגיס נבלנבה, Nergis Mavalvala , חוקר גל כבידה ב – MIT, תופעות נצפות הקשורות לאירועי גלי כבידה הם נדירים, אך תמיד יש סיכוי שיתגלה משהו בלתי צפוי לחלוטין שישאיר את המדענים נדהמים.

"כך מתרחש גילוי. אנו מפעילים מכשיר חדש, מצביעים איתו על השמים ורואים משהו שלא היה לנו מושג עליו קודם"
מחקר גלי הכבידה הוא רק אחת מהמהפכות המתרחשות באסטרונומיה בימים אלה. בדומה לשאר תחומי המחקר (כמו מחקר כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש ותצפיות על היקום המוקדם), היא תיהנה מהכנסת מכשירים ושיטות משופרים בשנים הקרובות.

 

שיתוף ב facebook
שיתוף ב twitter
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב email
שיתוף ב print

16 תגובות

  1. ניסים,
    אתה צודק! פשוט לא קראתי נכונה את תשובתך. גלי כבידה אכן נעים במהירות האור, אך רעשים טקטוניים (צעדים, רעידות אדמה והפרעות סייסמולוגיות אחרות) אכן נעים במהירות נמוכה יותר (לאו דווקא במהירות הקול, אלא לעיתים בצורת גלי-הלם מהירים יותר – אך עדיין איטיים להחריד ממהירות האור בוואקום).
    ללא קשר לגלי הכבידה, בוודאי תסכים איתי שההערכה האסטרופיזיקאית המקובלת כיום גורסת שהתפשטות היקום (= "בד החלל") גבוהה ממהירות האור, ואף ממשיכה להאיץ במהלך 7 מיליארד השנים האחרונות.
    בזכותך הבנתי סוף-סוף שלא משנה היכן ימוקמו ה-LIGO וההתקנים הדומים לו – הרעשים היומיומיים לא אמורים להפריע לפעילותו, ולא משנה עד כמה הסביבה "רועשת".
    מצד שני, רעשי הסביבה – הגם שאינם בתדר ובמהירות של גלי כבידה – עדיין משפיעים על המדידות של גלי הכבידה, הואיל וההתקנים האופטיים זזים ממקומם בצורה איטית בשל תנודות בקרקע – ולכן משנים עם הזמן את אורך הדרך האופטית של הלייזרים, כך שכיולים של המיכשור חייבים להיעשות בצורה תכופה אם רוצים מדידות נכונות.
    השאלה האחרונה שנותרה לי היא מדוע גלי הכבידה נחלשים במהלך תנועתם במרקם הזמן-חלל (כך, למשל, אירועים אלימים כמו איחוד שני חורים שחורים על-מאסיביים, או אפילו איחוד שני כוכבי נויטרון – המשחררים כמויות אנרגיה אדירות – נחלשים כל-כך במהלך תנועתם, ומגיעים אלינו בעוצמה נמוכה מאוד)? האם יש לגלי הכבידה איזה סוג של איבוד אנרגיה כמו חיכוך במהלך תנועתם, או שאולי פשוט מדובר על אפקט הדומה להיחלשות עוצמת אור ממקור אור נקודתי, הנחלש לפי ריבוע המרחק מהצופה – בשל התפשטות אנאיזוטרופית בשלושה מימדים?
    ניסים – שוב תודה על ההבהרה, עשית לי את היום! 👍

  2. ניסים,
    לדעתי אתה מבלבל וטועה בגדול: גלי כבידה אינם תנועות של חומר! במהלך תנועת גלי-כבידה, התווך של כל חומר מתרחב ומתכווץ, אך אין זה אפקט שבו אטומים קרובים פוגעים ומזיזים זה את זה – כדוגמת תנועת גלי קול בחומר מוצק, נוזל, גז או פלזמה. גלי כבידה הם תנודות של מרקם החלל-זמן עצמו.
    מה שמעניין, זה שלפי תיאוריות מודרניות, "בד החלל" (שזה שם נרדף למושג "מרקם חלל-זמן") – בעבר (בסביבות שנייה לאחר המפץ הגדול, במהלך שלב ה"אינפלציה" של היקום) וגם כעת (במשך כ-7 מליארד השנים האחרונות) – מתפשט במהירות הגבוהה ממהירות האור! מעבר לכך, יש עדויות שרק ב-7 מיליארד השנים האחרונות קצב ההתפשטות של בד-החלל התחיל – ועדיין ממשיך – להאיץ, דבר שהאסטרונומים תולים בכוח כלשהו בשם "אנרגייה אפלה" – שזהו כוח שמקורו ותכונותיו אינן ידועות, ולאף אסטרופיזיקאי כיום אין שמץ של מושג על הכוח הדוחה הזה ומדוע הוא התחיל לפעול ולהשפיע רק לפני כ-7 מיליארד שנים, כאשר נראה שלא התקיים קודם לכן – אך כוח מסתורי זה מתאים למדידות ולחישובים האסטרופיזיים ממצאים האסטרופיזיקליים.
    מסתבר, לפי תורת היחסות, שחומר רגיל לא יכול להגיע למהירות האור ובטוח גם לא לעבור אותה ביקום שלנו, אך למרקם החלל-זמן אין מהירות מקסימלית שבה הוא יכול לנוע (מרקם החלל-זמן איננו חומר!!!), ולכן רואים שגם בשלב האינפלציה של היקום (כאמור, בסביבות שנייה לאחר המפץ הגדול) וגם במהלך כ-7 מליארד השנים האחרונות, מהירות התפשטות בד-החלל גבוהה ממהירות האור ועכשיו אפילו ממשיכה להאיץ.
    לפי מה שלמדתי ולימדתי את עצמי, גלי הכבידה איטיים במעט ממהירות האור, ונחלשים ככל שהמקור שלהם רחוק מהצופה (כאילו יש לתנודות בד-החלל איזה סוג של "חיכוך").

  3. קונאן
    גלי כבידה עוברים במהירות האור, בעוד שרעידות למיניהן עוברות במהירות הקול.
    ההבדל עצום, למרות שמהירות הקול בסלע גבוהה פי 10-15 ממהירות הקול באוויר.

  4. ג'וליו אנדראוטי,
    אני מתפלא על התגובה שלך. בסה"כ השיח כאן רציונלי. קונאן שואל באופן הגיוני, ויש מי שמנסה להשיב כהוגן. "התגובות כאן מטומטמות" – זה מה שיש לך לומר, במקום לכתוב משהו אינטלגנטי? ומה ההערה הרעה והלא רלוונטית לגבי הדת?
    "הכח מחליש את מי שאין לו כח". זוכר מי אמר את זה?
    על אותו משקל, אני אומר לך:
    השכל מכשיל את מי שאין לו שכל.
    הלב מכחיש את מי שאין לו לב.

  5. שי,
    הטיעון שלך, לפיו המדידה קצרה מאוד ולכן רעשים טבעיים (למשל טקטוניים, צעדים של בעלי-חיים וכו') ומלאכותיים (למשל מכוניות שנוסעות בקרבת מקום) לא יפריעו למדידה – נשמע לי משכנע ונכון מאוד. תודה על הסבת תשומת הלב לנקודה זו.
    מצד שני, משך הזמן של אירוע משמעותי, המייצר גלי כבידה שניתנים למדידה, איננו קצר כל כך אלא נמשך מספר דקות עד שעות (תתקן אותי אם אני טועה) – ולכן ייתכן שניתן לזהות את קיום האירוע, אך התוצאות שיימדדו לא יהיו נכונות ועקביות.
    גם השוואה בין 2-3 גלאים הפרוסים מסביב לכדור הארץ לא תתקן את הרעש ואי-הדיוקים, הואיל ובכל מדידה מדעית – וגם כאן – יש להסתמך על הסטטיסטיקה, כלומר יש צורך בתוצאות ממספר גדול של גלאים (ולא רק 3-4 הקיימים כיום).

  6. התגובות כאן מטומטמות.
    חסרי ידע מנסים להביא את משבתם ללא כל ביסוס מדעי ובלי ללמוד כלום.
    והדת – מקור הרוע והבורות. הסיבה שהדת מביאה רק מחשבה של אנשים מלפני מאות ואלפי שנים שממש ממש לא ידעו כלום, אולי רק מה שמעבר לאפם.

  7. קונאן
    אם תחשב כמה זמן לוקח לאור (קרן לייזר) לעבור מרחק של 4 ק"מ-אורך המנהרה, תגלה שבזמן הזה כל הפרעה כמו רעידת אדמה או צעדים של עכביש כדבריך זניחים לחלוטין. יש סרטון ביוטיוב שמסביר את תהליך המדידה, תראה ותלמד את הנושא, אחר כך תטיל ספק

  8. אם תכתבו אפליקציה שתעבוד נכון עם אקסילומטרים ומצלמה תוכלו בתנאים ספציפיים שסמרטפונים בכל העולם ימדדו גליי גרביטציה !
    בלי כל הרעש וצילצולים

  9. הבעיות שהעלו הכותבםי לפני אכן קשות לפיתרון. לכן מציבים את המתקן על בולמי זעזועים ומנסים לשכך את הרעידות. אבל החשוב ביותר הוא שהזיהוי שמדובר באירוע אמיתי הוא על-ידי כך שהוא אירע ב-2 או יותר גלאים וכמה שהן רחוקים יותר מזה מזה — עדיף.

  10. אבי,
    מה שחשוב זה סה"כ המרחק שקרני הלייזר עוברות; כפי שציינת, המרחקים משתנים כאשר גלי כבידה פוגעים בהם – אבל גם כאשר יש רעידת אדמה המיכשור האופטי כולו זז (למשל המראות רועדות), וזאת בצורה משמעותית (הרבה יותר מסדר גודל תת-אטומי) – ולכן הדרך האופטית תשתנה. הקביעה מתי מדובר בגלי כבידה ומתי מדובר בשינויי מרחק אופטי ממקור אחר (כמו צעדים של עכביש במרחק כמה מטרים מהמתקן) – הופכת להיות (לדעתי) יותר הימור ופחות מדע.

  11. למי ששאל על איך מזהים שזה לא רעידת אדמה .
    גלי כבידה משנים ממש את אורך הצינור, הוא נעשה קצר יותר ומתארך אחר כך בחזרה, רעידות אדמה לא עושים את זה אלא רק מנדנדים אותו מצד לצד.

  12. בתחילת הפסקה השביעית בפרסום כאן מוסבר שגלי הכבידה יוצרים תזוזה בסקלה תת-אטומית כאשר הם מגיעים לגלאים (וירגו ו/או ליגו). אם כך, כיצד יכול לפעול גלאי רגיש כזה ביפן? הרי יש שם תנועה טקטונית כל הזמן – כלומר יש כל הזמן רעש שאפילו איננו קבוע ובעצם משתנה כל הזמו – אז איך יידעו אם באמת מגיעים גלי כבידה לגלאי או שזו בעצם רק רעידת אדמה קלה (למשל דרגה 1.2 בסולם ריכטר)? הרעש שלא פוסק של תנועות האדמה לא יאפשר מדידות של תזוזות תת- אטומיות! מעבר לכך: רעידות אדמה חזקות יותר יעוותו את זרועות המתקן היפני – ולכן, לאחר רעידת אדמה בינונית – במקרה הטוב הגלאי יזדקק לכיול ושיפוץ רחבי-היקף, ובמקרה הגרוע הגלאי יתעוות בצורה משמעותית ובלתי הפיכה, ואז לא ניתן יהיה להשתמש בו ויהיה על היפנים לבנות גלאי חדש!
    ולגבי גלאי הוירגו והליגו בארה"ב ובאיטליה – הם בנויים על פני האדמה, כך שכל משב רוח ואפילו צעדים של חיה כלשהי (קטנה כגדולה) באזור רחב סביב הגלאים יגרמו לתנועות תת-אטומיות שעלולות להיחשב כגלי-כבידה (מה שנקרא False Positive). איך מתגברים גם על זה?

  13. מעניין שאף גורם חרדים לא מצא עדיין שבספר בראשית עם קופצים כל 16 אותיות באלכסון אז מיד נגלה את המשפט "גלי כבידה נוצרים ע"י מיזוג של חורים שחורים"

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

דילוג לתוכן