ڪشش ثقل-موج پس منظر (GWB): سڌي سڃاڻپ ۾ هڪ پيش رفت

1916 ۾ آئن اسٽائن جي جنرل ٿيوري آف رليٽيوٽي پاران پيشنگوئي جي هڪ صدي کان پوءِ 2015 ۾ پهريون ڀيرو ڪشش ثقل جي لهر کي سڌو سنئون معلوم ڪيو ويو. پر، مسلسل، گهٽ فريڪوئنسي گريوٽيشنل -ويو بيڪ گرائونڊ (GWB) جيڪو پوري ڪائنات ۾ موجود سمجهيو ويندو آهي، اڃا تائين سڌو سنئون معلوم نه ڪيو ويو آهي. نارٿ آمريڪن نانوهرٽز آبزرويٽري فار گريوٽيشنل ويوز (NANOGrav) جي محققن تازو ئي هڪ گهٽ فريڪوئنسي سگنل جي ڳولا جي رپورٽ ڏني آهي جيڪا 'گريوٽيشنل-ويو بيڪ گرائونڊ (GWB)' ٿي سگهي ٿي.

1916 ۾ آئن اسٽائن پاران پيش ڪيل عام اضافيت جو نظريو پيش گوئي ڪري ٿو ته وڏيون ڪائناتي واقعا جهڙوڪ سپرنووا يا بليڪ هولز جو ضم ٿيڻ سان ڪشش ثقل جون لهرون پيدا ٿينديون جيڪي ڪائنات ۾ پکڙجن ٿيون . زمين هر وقت سڀني طرفن کان ڪشش ثقل جي لهرن سان ڀريل هجڻ گهرجي پر اهي اڻ ڏٺيون وينديون آهن ڇاڪاڻ ته اهي زمين تي پهچڻ تائين انتهائي ڪمزور ٿي وينديون آهن. 2015 ۾ LIGO-Virgo ٽيم زمين کان 1.3 ارب نوري سالن جي مفاصلي تي واقع ٻن بليڪ هولز جي ضم ٿيڻ سبب پيدا ٿيندڙ ڪشش ثقل جي لهرن کي ڳولڻ ۾ ڪامياب ٿي وئي جڏهن ڪشش ثقل جي لهرن کي سڌو سنئون ڳولڻ ۾ لڳ ڀڳ هڪ صدي لڳي وئي ⁽¹⁾ . ان جو مطلب اهو پڻ هو ته معلوم ٿيل لهرون 1.3 ارب سال اڳ ٿيندڙ ڪائناتي واقعي بابت معلومات جا حامل هئا.

2015 ۾ پهرين دريافت کان وٺي، اڄ تائين ڪشش ثقل جي لهرن جو هڪ سٺو تعداد رڪارڊ ڪيو ويو آهي. انهن مان گهڻا ٻن بليڪ هولز جي ضم ٿيڻ جي ڪري هئا ، ڪجهه ٻن نيوٽران تارن جي ٽڪراءَ جي ڪري هئا ⁽²⁾ . هاڻي تائين سڀ دريافت ڪيل ڪشش ثقل جون لهرون قسط وار هيون، جيڪي بليڪ هولز يا نيوٽران تارن جي بائنري جوڙي جي ڪري پيدا ٿيون هيون جيڪي هڪ ٻئي سان گھمنديون ۽ ضم ٿينديون يا ٽڪرائبيون هيون ⁽³⁾ ۽ اعليٰ فريڪوئنسي، مختصر طول موج (ملي سيڪنڊن جي حد ۾) جون هيون.

جڏهن ته، ڪائنات ۾ ثقلي لهرن جي وڏي تعداد ۾ ذريعن جو امڪان آهي، تنهن ڪري ڪائنات جي چوڌاري ڪيتريون ئي ثقلي لهرون گڏجي زمين مان مسلسل گذرنديون رهنديون ۽ هڪ پس منظر يا شور ٺاهينديون رهنديون. هي مسلسل، بي ترتيب ۽ گهٽ فريڪوئنسي واري ننڍي لهر هجڻ گهرجي. اندازو لڳايو ويو آهي ته ان جو ڪجهه حصو بگ بينگ مان به پيدا ٿيو هوندو. جنهن کي ثقلي لهر پس منظر (GWB) سڏيو ويندو آهي، اهو اڃا تائين معلوم نه ٿي سگهيو آهي ⁽³⁾.

پر اسان شايد هڪ ڪاميابي جي ڪناري تي آهيون - نارٿ آمريڪن نانوهرٽز آبزرويٽري فار گريويٽيشنل ويوز (NANOGrav) جي محققن هڪ گهٽ فريڪوئنسي سگنل جي ڳولا جي رپورٽ ڏني آهي جيڪا 'گريويٽيشنل-ويو بيڪ گرائونڊ (GWB) ^(4,5,6)' ٿي سگهي ٿي.

LIGO-virgo ٽيم جي برعڪس، جنهن بليڪ هولز جي انفرادي جوڙن مان گريويٽيشنل لهرن کي ڳولي لڌو ، NANOGrav ٽيم ڪائنات ۾ بيشمار بليڪ هولز پاران تمام ڊگهي عرصي دوران پيدا ٿيندڙ مسلسل، شور جهڙي، 'گڏيل' گريويٽيشنل لهرن جي ڳولا ڪئي آهي . ڌيان 'گريويٽيشنل لهر اسپيڪٽرم' جي ٻئي ڇيڙي تي 'تمام ڊگهي طول موج' گريويٽيشنل لهرن تي هو.

روشني ۽ ٻين برقي مقناطيسي شعاعن جي برعڪس، ڪشش ثقل واري لهرن کي سڌو سنئون دوربين سان نه ٿو ڏسي سگهجي.  

نانو گراو ٽيم ملي سيڪنڊ پلسر (ايم ايس پي) ​​کي چونڊيو جيڪي ڊگهي عرصي جي استحڪام سان تمام تيزي سان گردش ڪن ٿا. انهن پلسرن مان روشني جو هڪ مستحڪم نمونو اچي ٿو جيڪو ڪشش ثقل جي لهر ذريعي تبديل ٿيڻ گهرجي. خيال اهو هو ته الٽرا اسٽيبل ملي سيڪنڊ پلسر (ايم ايس پي) ​​جي هڪ مجموعي جو مشاهدو ۽ نگراني ڪجي ته جيئن زمين تي سگنلن جي آمد جي وقت ۾ لاڳاپيل تبديليون اچي سگهن، اهڙي طرح اسان جي پنهنجي ڪهڪشان اندر هڪ " گليڪسي سائيز" ڪشش ثقل جي لهر ڊيڪٽر ٺاهيو وڃي. ٽيم اهڙن 47 پلسرن جو مطالعو ڪندي هڪ پلسر ٽائمنگ صف ٺاهي. آريسيبو آبزرويٽري ۽ گرين بينڪ ٽيلي اسڪوپ ماپ لاءِ استعمال ٿيندڙ ريڊيو ٽيلي اسڪوپ هئا .

هينئر تائين حاصل ڪيل ڊيٽا سيٽ ۾ 47 MSPs ۽ 12.5 سالن کان وڌيڪ مشاهدا شامل آهن. ان جي بنياد تي، اهو ممڪن نه آهي ته مڪمل طور تي GWB جو سڌو پتو لڳائڻ ثابت ٿئي، جيتوڻيڪ معلوم ٿيل گهٽ تعدد سگنل تمام گهڻو اشارو ڪن ٿا. شايد، ايندڙ قدم صف ۾ وڌيڪ پلسرن کي شامل ڪرڻ ۽ حساسيت کي وڌائڻ لاءِ گهڻي عرصي تائين ان جو مطالعو ڪرڻ هوندو.  

ڪائنات جي مطالعي لاءِ ، سائنسدان خاص طور تي روشني، ايڪس ري، ريڊيو لهر وغيره جهڙين برقي مقناطيسي شعاعن تي منحصر هئا. برقي مقناطيسي شعاعن سان مڪمل طور تي لاڳاپو نه هجڻ ڪري، 2015 ۾ ڪشش ثقل جي ڳولا سائنسدانن لاءِ آسماني جسمن جو مطالعو ڪرڻ ۽ ڪائنات کي سمجهڻ لاءِ هڪ نئون موقعو کوليو ، خاص طور تي انهن آسماني واقعن کي جيڪي برقي مقناطيسي فلڪيات دانن لاءِ نظر نه اچن ٿا. وڌيڪ، برقي مقناطيسي شعاعن جي برعڪس، ڪشش ثقل جون لهرون مادي سان لهه وچڙ نه ڪنديون آهن، تنهن ڪري عملي طور تي بي رڪاوٽ سفر ڪنديون آهن ۽ انهن جي اصليت ۽ ذريعن بابت معلومات ڪنهن به تحريف کان آزاد هونديون آهن. ⁽³⁾

ڪشش ثقل جي لهرن جي پس منظر (GWB) جي ڳولا موقعو کي وڌيڪ وسيع ڪندي. بگ بينگ مان پيدا ٿيندڙ لهرن کي ڳولڻ به ممڪن ٿي سگهي ٿو جيڪو اسان کي ڪائنات جي اصليت کي بهتر طريقي سان سمجهڻ ۾ مدد ڪري سگهي ٿو.

***

ڊي او آءِ: https://doi.org/10.29198/scieu/2101121

***

حوالا:  

1. Castelvecchi D. ۽ Witze A.، 2016. آئن اسٽائن جون ڪشش ثقل واريون لهرون آخر ۾ مليون. فطرت نيوز 11 فيبروري 2016. DOI: https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361  

2. Castelvecchi D.، 2020. ڪھڙا 50 ڪشش ثقل واري لهر جا واقعا ڪائنات بابت ظاهر ڪن ٿا. فطرت نيوز شايع ٿيل 30 آڪٽوبر 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0  

3. LIGO 2021. ثقلي لهرن جا ذريعا ۽ قسم. تي آن لائن دستياب آهي https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources حاصل ڪيل 12 جنوري 2021. 

4. NANOGrav تعاون، 2021. NANOGrav گھٽ فريڪوئنسي ڪشش ثقل واري لهر جي پس منظر جا ممڪن ’پهرين اشارا‘ ڳولي ٿو. تي آن لائن دستياب آهي http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html حاصل ڪيل 12 جنوري 2021 

5. NANOGrav تعاون 2021. پريس بريفنگ - NANOGrav ڊيٽا جي 12.5 سالن ۾ گرويٽيشنل-ويو پس منظر جي ڳولا. 11 جنوري 2021. آن لائن دستياب http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf  

6. Arzoumanian Z., et al 2020. The NANOGrav 12.5 yr ڊيٽا سيٽ: Isotropic Stochastic Gravitational-wave Background جي ڳولا. The Astrophysical Journal Letters, Volume 905, Number 2. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401  

***