Curious Kids: ما هي موجات الجاذبية؟

ما هي موجات الجاذبية؟ – ميلي ، 10 سنوات ، سيدني

يا له من سؤال عظيم ميلي!

للإجابة على هذا ، علينا أن نسافر بالزمن إلى الوراء ، إلى عام 1916. هذه هي السنة التي نشر فيها الفيزيائي الشهير ألبرت أينشتاين نظريته العامة عن النسبية.

اكتشف أينشتاين كيفية تفسير الجاذبية داخل الكون باستخدام الرياضيات. الجاذبية هي القوة التي تبقينا على الأرض ، والأرض تدور حول الشمس. حتى عام 1916 ، كان هناك العديد من النظريات لمحاولة شرح ماهية الجاذبية ولماذا توجد. لكن أينشتاين اقترح أن الجاذبية هي انحناء لشيء يسمى الزمكان.

يمكنك التفكير في الزمكان مثل نسيج الكون. إنه ما يشكل الفضاء الذي نعيش فيه. بدونه لن يكون لدينا كون ، ولن يكون ذلك ممتعًا للغاية.

اقرأ المزيد: Curious Kids: هل من الممكن رؤية ما يحدث في الأنظمة الشمسية البعيدة الآن؟

الترامبولين في الزمكان

الزمكان المنحني مسؤول عن تأثيرات الجاذبية. الترامبولين هو وسيلة رائعة بالنسبة لنا لتصوير هذا على سطح مستو.

تخيل أنك تضع كرة بولينج ثقيلة في وسط الترامبولين – حيث تؤدي كتلتها إلى ثني النسيج ، وتسبب تراجعًا. الآن ، إذا حاولنا دحرجة كرة عبر الترامبولين ، فسوف تتدحرج للداخل وحول كرة البولينج.

هذا كل ما في الجاذبية: تشويه نسيج الزمكان ، مما يؤثر على كيفية تحرك الأشياء.

هذا ما ساعدت معادلات أينشتاين الشهيرة في تفسيره – كيف يمكننا أن نتوقع أن يتحرك الزمكان في ظل ظروف مختلفة. نحن نعلم أنه في الكون ، لا شيء يقف ساكنًا. كل شيء يتحرك دائمًا ، وعندما تتسارع الأجسام عبر الزمكان ، يمكنها إنشاء تموجات صغيرة ، تمامًا مثل حصاة في بركة.

هذه التموجات هي ما نسميه موجات الجاذبية. من المحتمل أن يكون كوننا مليئًا بهذه الموجات الصغيرة ، مثل المحيط الذي تتحرك فيه الأمواج في جميع الاتجاهات المختلفة.

ولكن على عكس المحيط ، فإن موجات الجاذبية صغيرة بشكل لا يصدق ولن تهز الأرض. عندما تنبأ أينشتاين لأول مرة ، كان يشك في ما إذا كنا سنكون قادرين على اكتشافها بسبب صغر حجمها.

أود أن أعرف ما سيفكر به اليوم. لم نكتشف موجات الجاذبية فحسب ، بل اكتشفنا 90 حدثًا فريدًا! هذا واحد من أكبر الإنجازات في الفيزياء ، وكيف فعلوا ذلك لم يكن أقل من مذهل.

اقرأ المزيد: Curious Kids: ما هو إشعاع الخلفية الكوني الميكروي؟

ضغط وتمدد

عندما تمر موجة الجاذبية عبر الأرض ، فإنها تضغط أو تمد الكوكب بأكمله في الاتجاه الذي تنتقل إليه. إذا حاولنا قياسها بشيء مثل المسطرة ، فستظهر المسطرة بنفس الطول لأن الأرقام الموجودة على المسطرة ستتمدد أيضًا أو تنكمش ولن تتغير.

لكن العلماء لديهم حيلة: يمكنهم استخدام الضوء ، لأن الضوء لا يمكنه السفر إلا لمسافة معينة خلال فترة زمنية معينة. إذا امتد الفضاء ، يجب أن ينتقل الضوء بعيدًا قليلاً ، ويستغرق وقتًا أطول. والعكس صحيح عند ضغط الفضاء.

الحيلة لمعرفة ما إذا كان الفضاء مضغوطًا أو ممتدًا هو قياسه اثنين الاتجاهات ، وحساب الفرق. لسوء الحظ بالنسبة لنا ، ليس من السهل قياسه.

الفرق في المسافة التي نبحث عنها أصغر 1000 مرة من جسيم صغير جدًا يسمى البروتون. لتفجير عقلك حقًا ، تمتلك أجسامنا حوالي 10 اوكتيليون البروتونات (10،000،000،000،000،000،000،000،000،000).

إنه تغيير صغير للغاية احتجنا إلى اكتشافه ، ولكن لحسن الحظ ، توصل العلماء والمهندسون الأذكياء إلى طريقة للقيام بذلك ، ويمكنك معرفة المزيد عن هذه الكواشف في الفيديو أدناه.

أعطتنا موجات الجاذبية عيونًا جديدة لكوننا ، مما سمح لنا “برؤية” أشياء مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية التي تتصادم معًا – لأنه يمكننا أخيرًا اكتشاف التموجات الصغيرة التي تنتجها.