Posted by აინშტაინის ფარდობითობის ზოგად თეორიასა(ფზთ) და ნიუტონისეულ გრავიტაციას შორის ერთი არსებითი განსხვავება არსებობს: აინშტაინისულ თეორიაში მარადიული არაფერია. ორი ერთნაირი, აბსოლუტურად სტაბილური მასის ობიექტი რომ გვქონდეს, რომლებიც არც მატერიას კარგავს და არც იცვლება, მათი ორბიტები ნელ-ნელა მაინც დაირღვევა. თუ ნიუტონისეულ გრავიტაციაში ასეთი ობიექტების ერთმანეთის გარშემო ბრუნვა მარადიულად გრძელდება, ფზთ-ს მიხედვით, ყოველ ურთიერთ შემოვლაზე მცირე ენერგია იკარგება, როცა მასა გრავიტაციულ ველში ჩქარდება, რომელშიც ის მოძრაობს. ეს ენერგია არ ქრება, ის გრავიტაციული ტალღების სახით გამოსხივდება და ადრე თუ გვიან, ხსენებული ორი ობიექტი ერთმანეთს შეუერთდება. LIGO-მ სამი ასეთი მოვლენა დააფიქსირა, ოღონდ შავი ხვრელების მაგალითზე. ალბათ, უკვე დრო მოვიდა შემდეგი ნაბიჯი იქნეს გადადგმული და ამჯერად, მოხდეს ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის რეგისტრირება.
არსებობს სამი მიზეზი, რომელთა გამოც LIGO-მ შავი ხვრელების შერწყმის რეგისტრირება შეძლო:
- წარმოუდგენლად დიდი მასა(შავი ხვრელები ცნობილი მასებით);
- შავი ხვრელები სამყაროს ყველაზე უფრო კომპაქტური ობიექტებია;
- შერწყმის წინ ისინი ისეთ სიხშირეზე ბრუნავდა, რომლის რეგისტრირება LIGO-ს ლაზერულ ”მკლავებს” შეეძლო.
სამყაროში ბევრი სხვა საინტერესო ობიექტი არსებობს, რომლებიც გრავიატციულ ტალღებს უშვებენ. გალაქტკათა ცენტრში არსებული ზემასიური შავი ხვრელები, გაზის ღრუბლების, პლანეტების, ასტეროიდებისა და ვარსკვლავების შთანთქმას მუდმივად ახდენენ. სამწუხაროდ, მათი მოვლენათა ჰორიზონტების დიდი ზომის გამო, ორბიტაზე ისინი უკიდურესად ნელა მოძრაობენ და LIGO-სთვის მიუწვდომელ სიხშირულ დიაპაზონს გვაძლევენ. თეთრი ჯუჯების, ორმაგი ვარსკვლავებისა და სხვა პლანეტური სისტემების შემთხვევაშიც იგივე პრობლემაა: ეს ობიექტები ფიზიკურად ძალიან დიდია და ორბიტებზეც დიდი ხანი მოძრაობენ. იმდენად დიდხანს, რომ მათ დასანახავად გრავიტაციული ტალღების კოსმოსური ობსერვატორია დაგვჭირდებოდა. მახასიათებელთა(მასა, კომპაქტურობა, სიხშირე) საჭირო კომბინაცია ნეიტრონულ ვარსკვლავებს აქვს.
შავი ხვრელებისგან განსხვავებით, ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმისას მატერიის ნაწილი სივრცეში იფრქვევა, მძიმე ელემენტების სახით, რასაც სამყაროს ქიმიურ შემადგენელში თავისი წვლილი შეაქვს(როგორ გაჩნდა ქიმიური ელემენტები?).
ნეიტრონული ვარსკვლავები ისეთი მასიური არ არის, როგორც შავი ხვრელებია. მასიური ვარსკვლავის აფეთქების მერე, მისი ბირთვი ან ნეიტრონულ ვარსკვლავამდე იკუმშება ან შავ ხვრელში კოლაფსირებს(მეტი შეკუმშვა), მას მოვლენათა ჰორიზონტი(საიდანაც უკან ვერაფერი აღწევს) უჩნდება, ხოლო ნეიტრონულ ვარსკვლავამდე კოლაფსირებული ბირთვის ფიზიკური ზომა შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტზე ოდნავ მეტია. მათი სიხშირე, განსაკუთრებით, ბოლო რამდენიმე წამი შერწყმამდე, ზუსტად LIGO-სთვის ხელსაყრელ ფარგლებშია. თუ მოვლენა საჭირო მონაკვეთზე ხდება, ხუთ ძალიან საინტერესო ფაქტს მოვუძებნით ახსნას(გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენის მნიშვნელობა ყველასათვის გასაგებ ენაზე).
ნეიტრონულ ვარსკვლავთა გამა-სხივური ანთებები
შავ ხვრელებს აკრეციული დისკო უნდა ჰქონდეს, თუმცა მათ მიერ გენერირებული ელექტრომაგნიტური სიგნალები ისევ ხელმიუწვდომელი რჩება. თუ მოვლენა ელექტრომაგნიტური ნაწილითაც არის წარმოდგენილი, მისი გენერირება ნეიტრონულმა ვარსკვლევბმა უნდა მოახდინოს.
ერთმანეთის გარშემო მბრუნავი ნეიტრონული ვარსკვლავების ორბიტების დაშლასა და გრავიტაციული ტალღების გამოსხივებას ფარდობითობის ზოგადი თეორია წინასწარმეტყველებს. შერწყმის ბოლო ეტაპზე, რომელიც ჯერ რეგისტრირებული არ არის, ამპლიტუდა პიკზე იქნება და LIGO მოვლენის დაფიქსირებას შეძლებს. ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის სპირალური მოძრაობისა და შეერთებისას კოლოსალური ენერგია უნდა გამოსხივდეს, ასევე მძიმე ელემენტები, გრავიტაციული ტალღები და ელექტრომაგნიტური სიგნალი.
არსებობს მოსაზრება, რომ წარმოუდგენლად ენერგიული მოკლე გამა-ანთებები(2 წმ.) ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმით ჩნდება. მათი დიდი ნაწილი ხნიერ გალაქტიკებში დაიმზირება, რეგიონებში, სადაც ახალი ვარსკვლები აღარ იბადებიან, სადაც მკვდარი ვარსკვლავებიღა არის დარჩენილი(ნეიტრონულები, თეთრი ჯუჯები, შავი ხვრელები). თუ LIGO ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმას გრავიტაციული ტალღებით დაარეგისტრირებს, ხოლო ტელესკოპები ამის მერევე მომხდარ გამა-ანთებას, ხსენებული მოსაზრება მტკიცებულებას მოიპოვებს(ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმა შესაძლებელია მოკლე გამა-ანთებების ენერგიის წყარო იყოს).
ნეიტრონული ვარსკვლავების მატერიის რა ნაწილი არ ხდება შავი ხვრელი?
პერიოდულ სისტემაში არსებულ მძიმე ელემენტთა ნაწილი ზეახლების აფეთქებით გაჩნდა. ასტრონომები ამ მოსაზრებას იზიარებენ და ის მეტწილად სიმართლეს შეესაბამება. რაც შეეხება ვერცხლისწყალს, ოქროს, ვოლფრამს, ტყვიას და ა.შ. – ნეიტრონულების შეჯახებით უნდა წარმოქმნილიყო.
ნეიტრონული ვარსკვლავების მასის მეტი წილი – 90-95%, ცენტრში გაჩენილ შავ ხვრელზე მიდის, ხოლო დარჩენილი გარე ფენები ზემოთ ხსენებულ მძიმე ელემენტებად იქცევა. აღსანიშანვია, რომ თუ შერწყმული ნეიტრონული ვარსკვლავების ჯამური მასა გარკვეულ ზღვარს ქვემოთ იქნება, ისევ ნეიტრონული ვარსკვლავის ფორმირება მოხდება და არა შავი ხვრელის. იშვიათობაა, თუმცა არა შეუძლებელი. თუ LIGO ასეთ მოვლენას დაარეგისტრირებს, გავიგებთ, შერწმყმული ნეიტრონულების მასის რა ნაწილი გამოიფრქვევა კოსმოსში.
რა მანძილზე შეუძლია LIGO-ს ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის დანახვა?
ეს შეკითხვა არა სამყაროს მასშტაბურობას უკავშირდება, არამედ LIGO-ს კონსტრუქციის მგრძნობელობას. სინათლის შემთხვევაში, თუ ობიექტი 10-ჯერ შორსაა, ის 100-ჯერ მკრთალი იქნება; გრავიტაციული ტალღების შემთხვევაში, თუ ობიექტი 10-ჯერ შორსაა, გრავიტაციულ-ტალღური სიგნალი 10-ჯერ სუსტი იქნება. LIGO-ს შეუძლია შავი ხვრელების შეჯახებები მილიარდობით სინათლის წლის მანძილზე დაინახოს, ხოლო ნეიტრონული ვარსკვლავებისა, მხოლოდ უახლოეს გალაქტიკურ გროვებში. თუ ასეთი შერწყმა დავინახეთ, შევძლებთ გავიგოთ, რამდენად კარგია ან რამდენად უკეთესი უნდა იყოს გრავიტაციული ობსერვატორიის მოწყობილობა.
ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის გამა-სხივური ჭავლი(ე.წ. ჯეტი) და სხვა ელექტრომაგნიტური მოვლენები საუკეთესო ობსერვატორიებმა უნდა დაინახოს.
როგორია ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის ნარჩენი ნათება?
ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმისას, გამა-ანთების გარდა ულტრაიისფერი, ოპტიკური, ინფრაწითელი და რადიო კომპონენტიც შეიძლება გაჩნდეს, ან ამ კომპონენტთა ნაზავი.
ნეიტრონული ვარსკვლავი ნეიტრალური ნაწილაკებისგან შედგება, თუმცა სამყაროს ყველაზე უფრო ძლიერი მაგნიტური ველის წყაროა. მათი შერწყმისას გრავიტაციული ტალღებიც უნდა გაჩნდეს და ელექტრომაგნიტური სიგნატურაც(კოსმოსის ყველაზე ძლიერი მაგნიტები).
გრავიტაციულ-ტალღური და ტრადიციული ასტრონომიის შეთავსება
LIGO-ს მიერ დაფიქსირებულ შეჯახებებზე ჩვეულებრივი ტელესკოპებით დაკვირვება ვერ მოხერხდა(”ფერმი” გრავიტაციული ტალღების წყაროს ეძებს).
შეუძლებელია მოვლენათა ზუსტი პოზიციების მხოლოდ ორი დეტექტორით დადგენა. თან შავი ხვრელების შერწყმას არც ელვარე ელექტრომაგნიტური(სინათლე) კომპონენტი გააჩნია.
LIGO-ს ორ დეტექტორთან ერთად ახლა VIRGO-ც დაიწყებს მუშაობას, რითაც საშუალება მოგვეცემა გავიგოთ ზუსტად სად გაჩნდა ეს გრავიტაციული ტალღები. კიდევ უფრო მნიშვნელოვანია, რადგან ნეიტრონული ვარსკვლავების შეჯახებას ელექტრომაგნიტური კომპონენტიც გააჩნია, ისტორიაში პირველად გრავიტაციულ-ტალღური და ტრადიციული ასტრონომია ერთ მოვლენაზე ერთობლივად დაკვირვებას შეძლებს!
ჩვენ უკვე ასტრონომიის ახალ ეპოქაში შევაბიჯეთ, რომელშიც ტელესკოპებსა და ინტერფერომეტრებს იყენებენ. ახლა, სამყაროს არა მარტო სინათლის საშუალებით ვსწავლობთ, არამედ გრავიტაციული ტალღებითაც. თუ LIGO-ში ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმაც აისახა, თუნდაც იშვიათი და აღმოჩენის დაბალი სიჩქარით, ამით კიდევ ერთი დიდი ნაბიჯი გადაიდგმება. გრავიტაციული ცა და სინათლის ცა ერთმანეთისთვის უცხო აღარ იქნება. შევძლებთ სამყაროს ყველაზე უფრო ექსტრემალური მოვლენების უკეთ გაგებას, საშუალებებით, რომლებიც აქამდე არავის ჰქონია(კიდევ LIGO-ს შესახებ).