Գրավիտացիոն ալիքային ֆոն (GWB).

Գրավիտացիոն ալիքն առաջին անգամ անմիջականորեն հայտնաբերվել է 2015 թվականին, այն բանից հետո, երբ այն մեկ դար շարունակ կանխատեսվել էր Այնշտայնի 1916 թվականի հարաբերականության ընդհանուր տեսության կողմից: Սակայն, անընդհատ, ցածր հաճախականության գրավիտացիոն ալիքային ֆոնը (ՑԱՖ), որը, ենթադրաբար, առկա է ամբողջ տիեզերքում , մինչ օրս անմիջականորեն չի հայտնաբերվել: Հյուսիսային Ամերիկայի նանոհերցային գրավիտացիոն ալիքների աստղադիտարանի (NANOGrav) հետազոտողները վերջերս հայտնել են ցածր հաճախականության ազդանշանի հայտնաբերման մասին, որը կարող է լինել «գրավիտացիոն ալիքային ֆոն (ԳԱՖ)»:

Այնշտայնի կողմից 1916 թվականին առաջ քաշված հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը կանխատեսում է, որ խոշոր տիեզերական իրադարձությունները, ինչպիսիք են գերնոր աստղերը կամ սև խոռոչների միաձուլումը , պետք է առաջացնեն գրավիտացիոն ալիքներ , որոնք տարածվում են տիեզերքում : Երկիրը պետք է անընդհատ լի լինի գրավիտացիոն ալիքներով բոլոր ուղղություններից, բայց դրանք չեն հայտնաբերվում, քանի որ դրանք չափազանց թույլ են դառնում, երբ հասնում են Երկիր: Մոտ մեկ դար պահանջվեց գրավիտացիոն ալիքների անմիջական հայտնաբերման համար, երբ 2015 թվականին LIGO-Virgo թիմը հաջողությամբ հայտնաբերեց Երկրից 1.3 միլիարդ լուսային տարի հեռավորության վրա գտնվող երկու սև խոռոչների միաձուլման հետևանքով առաջացած գրավիտացիոն ալիքները ⁽¹⁾ : Սա նաև նշանակում էր, որ հայտնաբերված ալիքները տեղեկատվության կրողներ էին մոտ 1.3 միլիարդ տարի առաջ տեղի ունեցած տիեզերական իրադարձության մասին:

2015 թվականին առաջին հայտնաբերումից ի վեր մինչ օրս գրանցվել են գրավիտացիոն ալիքների մեծ քանակություն ։ Դրանց մեծ մասը պայմանավորված էր երկու սև խոռոչների միաձուլմամբ , մի քանիսը՝ երկու նեյտրոնային աստղերի բախմամբ ⁽²⁾ : Մինչ օրս հայտնաբերված բոլոր գրավիտացիոն ալիքները դրվագային էին, որոնք առաջացել էին սև խոռոչների կամ նեյտրոնային աստղերի երկուական զույգերի պարուրաձև շարժման և միաձուլման կամ բախման հետևանքով ⁽³⁾ և ունեին բարձր հաճախականություն, կարճ ալիքի երկարություն (միլիվայրկյանների միջակայքում):

Սակայն, քանի որ տիեզերքում հնարավոր է գրավիտացիոն ալիքների մեծ թվով աղբյուրների գոյությունը , հետևաբար, ամբողջ տիեզերքից եկող բազմաթիվ գրավիտացիոն ալիքներ կարող են անընդհատ անցնել Երկրի միջով՝ ձևավորելով ֆոն կամ աղմուկ: Սա պետք է լինի անընդհատ, պատահական և ցածր հաճախականության փոքր ալիք: Ենթադրվում է, որ դրա որոշ մասը կարող է առաջացած լինել նույնիսկ Մեծ պայթյունից: Սա կոչվում է գրավիտացիոն ալիքային ֆոն (ԳԱՖ), որը մինչ օրս չի հայտնաբերվել ⁽³⁾ :

Սակայն մենք կարող ենք լինել առաջընթացի շեմին. Հյուսիսային Ամերիկայի Նանոհերցային գրավիտացիոն ալիքների աստղադիտարանի (NANOGrav) հետազոտողները հայտնել են ցածր հաճախականության ազդանշանի հայտնաբերման մասին, որը կարող է լինել «Գրավիտացիոն ալիքային ֆոն (GWB)» ^(4,5,6) :

Ի տարբերություն LIGO-Virgo թիմի, որը գրաֆիտացիոն ալիքներ էր հայտնաբերել սև խոռոչների առանձին զույգերից, NANOGrav թիմը փնտրել է տիեզերքի անթիվ սև խոռոչների կողմից շատ երկար ժամանակահատվածում ստեղծված կայուն, աղմուկանման, «համակցված» գրավիտացիոն ալիքներ : Ուշադրության կենտրոնում էր « գրավիտացիոն ալիքների սպեկտրի» մյուս ծայրում գտնվող «շատ երկար ալիքի երկարության» գրավիտացիոն ալիքը :

Ի տարբերություն լույսի և այլ էլեկտրամագնիսական ճառագայթների, գրավիտացիոն ալիքները հնարավոր չէ դիտել անմիջապես աստղադիտակով:  

NANOGrav թիմը ընտրել է միլիվայրկյանային պուլսարներ (MSP), որոնք շատ արագ են պտտվում՝ երկարատև կայունությամբ։ Այս պուլսատորներից լույսի կայուն օրինաչափություն կա, որը պետք է փոփոխվի գրավիտացիոն ալիքի ազդեցությամբ։ Գաղափարն այն էր, որ դիտարկվեր և վերահսկվեր մի շարք գերկայուն միլիվայրկյանային պուլսարներ (MSP)՝ ազդանշանների Երկիր ժամանման ժամանակի փոխկապակցված փոփոխությունների համար, այդպիսով ստեղծելով « Գալակտիկայի չափի» գրավիտացիոն ալիքների դետեկտոր մեր սեփական գալակտիկայում ։ Թիմը ստեղծել է պուլսարի ժամանակային զանգված՝ ուսումնասիրելով նման 47 պուլսար։ Չափումների համար օգտագործվել են Արեսիբո աստղադիտարանը և Գրին Բանկի աստղադիտակը ։

Մինչ այժմ ստացված տվյալների հավաքածուն ներառում է 47 MSP և ավելի քան 12.5 տարվա դիտարկումներ: Ելնելով դրանից՝ հնարավոր չէ վերջնականապես ապացուցել GWB-ի ուղղակի հայտնաբերումը, թեև հայտնաբերված ցածր հաճախականության ազդանշանները շատ են վկայում դրա մասին: Հավանաբար, հաջորդ քայլը կլինի ավելի շատ պուլսարներ ներառել զանգվածում և ավելի երկար ժամանակ ուսումնասիրել դրանք՝ զգայունությունը բարձրացնելու համար:  

Տիեզերքն ուսումնասիրելու համար գիտնականները բացառապես կախված էին էլեկտրամագնիսական ճառագայթումներից, ինչպիսիք են լույսը, ռենտգենյան ճառագայթները, ռադիոալիքները և այլն: Էլեկտրամագնիսական ճառագայթման հետ բացարձակապես կապ չունենալով՝ 2015 թվականին գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերումը գիտնականների համար բացեց նոր հնարավորություններ՝ ուսումնասիրելու երկնային մարմինները և հասկանալու տիեզերքը , հատկապես այն երկնային իրադարձությունները, որոնք անտեսանելի են էլեկտրամագնիսական աստղագետների համար: Ավելին, ի տարբերություն էլեկտրամագնիսական ճառագայթման, գրավիտացիոն ալիքները չեն փոխազդում նյութի հետ, հետևաբար, գործնականում անարգել տարածվում են՝ տեղափոխելով իրենց ծագման և աղբյուրի մասին տեղեկատվություն՝ առանց որևէ աղավաղման: ⁽³⁾

Գրավիտացիոն ալիքային ֆոնի (ԳԱՖ) հայտնաբերումը կընդլայնի հնարավորությունները։ Հնարավոր է նույնիսկ հնարավոր դառնա հայտնաբերել Մեծ պայթյունից առաջացած ալիքները, ինչը կարող է օգնել մեզ ավելի լավ հասկանալ տիեզերքի ծագումը։

***

DOI: https://doi.org/10.29198/scieu/2101121

***

Հիշատակում:  

1. Castelvecchi D. and Witze A., 2016 թ. Վերջապես հայտնաբերվեցին Էյնշտեյնի գրավիտացիոն ալիքները: Nature News 11 փետրվարի 2016թ. DOI: https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361  

2. Castelvecchi D., 2020. Ինչ են բացահայտում 50 գրավիտացիոն ալիքային իրադարձությունները Տիեզերքի մասին: Nature News Հրապարակվել է 30 թվականի հոկտեմբերի 2020-ին: DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0  

3. LIGO 2021. Գրավիտացիոն ալիքների աղբյուրներն ու տեսակները. Հասանելի է առցանց՝ հասցեով https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources Մուտք գործվել է 12 թվականի հունվարի 2021-ին։ 

4. NANOGrav-ի համագործակցություն, 2021թ.: NANOGrav-ը գտնում է ցածր հաճախականության գրավիտացիոն ալիքի ֆոնի հնարավոր «առաջին ակնարկները»: Հասանելի է առցանց՝ հասցեով http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html Մուտք գործվել է 12 թվականի հունվարի 2021-ին 

5. NANOGrav համագործակցություն 2021. Մամուլի ճեպազրույց – Գրավիտացիոն ալիքի ֆոնի որոնում NANOGrav տվյալների 12.5 տարվա ընթացքում: 11 թվականի հունվարի 2021: Հասանելի է առցանց՝ հասցեով http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf  

6. Արզումանյան Զ., և այլք, 2020 թ. NANOGrav 12.5 տարվա տվյալների հավաքածու. որոնել իզոտրոպ ստոխաստիկ գրավիտացիոն ալիքային ֆոն: The Astrophysical Journal Letters, Volume 905, Number 2. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401  

***