سؤال حول موجات الجاذبية

اهلا بك اخى الكريم

http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_wave
موجات الجاذبية فى النسبية العامة تنشأ من تغير الطاقة فى الزمكان

وتكون الطاقة المشعة من النظام مساوية معدل تغير الطاقة بالنسبة للزمن فى الفضاء

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...351099998d.png

والطاقة ترتبط مع الكتلة بالعلاقة الشهيرة لاينشتاين

الطاقة = الكتلة مضروبة فى مربع سرعة الضوء

ويكون الاضمحلال المدارى للاشعاع الجاذبى:

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...2bfd24a9d7.png

ويكون حدود العمر المدارى من الاشعاع الجاذبى:

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...b1c55f6ab3.png

ومن موضوع

http://www.al-jazirah.com.sa/magazine/07062005/ax82.htm

منذ مائة عام نشر العالم ألبرت أينشتين نظريته المعروفة باسم النسبية. وقد اتحدت كل من وكالة الفضاء الاوروبية وناسا (وكالة الفضاء الامريكية) في مهمة لاستكشاف موجات الجاذبية في الفضاء، حيث إن وجود موجات الجاذبية في الكون تصدر من افتراضية أينشتين.
ومختصر الافتراضية أن الأجسام الهائلة عندما تنهار فإنها تبعث موجات أو أمواج تسبح في الفضاء. وعندما تصطدم هذه الموجات بجسم آخر تؤدي إلى حركات دقيقة كنتيجة لتشكل نسيج الفراغ الزمني الساكن.
وتأتي مهمة المكوك (ليسا) وهو اختصار (الطبق الفضائي لقياس التداخل بالليزر) والمنتظر انطلاقه في عام 2013، والذي يستخدم موجات ليزر فائقة الحساسية لقياس التغيرات الدقيقة في المسافات بين الأجسام ليتم تثبيت ثلاثة أجسام في ثلاث سفن فضاء في الفضاء وقياس حركاتها. وقد تم تصميم النظام لاكتشاف موجات الجاذبية ذات التردد الضعيف التي تنتج من الثقوب السوداء التي تبتلع النجوم الخاملة ونظم الفلك التي تدور حول بعضها وكما نتجت أيضا قبل ذلك في الانفجار العظيم. يقول كارستن دانزمان الباحث الاساسي في مهمة ليسا في معهد ماكس بلانك لفيزياء الجاذبية في هانوفر بألمانيا (كما نظن هنا فإن عمر الكون بدأ منذ 13.7 مليار سنة مضت. ولدينا حلم الانصات لصوت الانفجار العظيم وذلك برصد موجات الجاذبية الضعيفة ودراستها، الأمر الذي سيعطينا الفرصة للانصات إلى الجانب المظلم والمجهول من الكون).
وتعتبر موجات الجاذبية ضعيفة جدا وصعبة الرصد إلى حد كبير. وتعتبر الجاذبية الأرضية حائلا دون رصدها لأن مقاييس التداخل بالليزر على الأرض ترصد فقط الموجات عالية التردد. ويكمل دانزمان قائلاً: (إذا أردت الإنصات إلى أصوات كونشرتو فأنت تحتاج إلى أذن صغيرة أما إذا أردت الانصات إلى أصوات ضعيفة فأنت تحتاج إلى أذن كبيرة ومكانها الوحيد هو الفضاء الخارجي).
وتعد مهمة ليسا مهمة طموحة جدا من حيث وضعها لثلاث سفن فضاء على شكل مثلث والمسافة بين كل ضلع 5 ملايين كيلومتر. المجموعة ستكون في مدار المجموعة الشمسية وستبتعد عن الأرض 50 مليون كيلومتر حتى لا تتأثر بجاذبيتها. كما ستوضع أشعة الليزر التي تربط بين مركبات الفضاء الثلاث في جسم وزنه 2 كيلوجرام وهو مكعب طول ضلعه 4 سنتيمترات مصنوع من الذهب والبلاتين. أما في جامعة ترنت في ايطاليا فقد استطاعت محطة اورو نيوز تصوير هذه المكعبات التي وضعت في المهمة السابقة. وفي عام 2008, سيقوم القمر الصناعي باختبار الفكرة العامة والتكنولوجيا المستخدمة في مهمة ليسا.
يقول البروفيسور ستيفانو فيتال الباحث الأساسي في ليسا باثفيندر (سنذهب للفضاء بتكنولوجيا غير مسبوقة... الأقمار الصناعية ستحمي أجسام الاختبار. كما ستطفو الأجسام تماما في الفراغ الخارجي ولكن موقعها سيتم تحديده بدقة عالية متى تأثرت بأمواج الجاذبية).
والدقة تعبير لطيف عندما نريد أن نعبر عن قياسات بالغة الدقة مثل قياس ليسا للحركة الدقيقة للأجسام والتي قد تبلغ (واحد على عشرة) من حجم الذرة وهو ما يقترب من 1 على مليون مليمتر. وكذلك أيضا سيتم تحديد الموجات القطبية ومصدرها واتجاهها.
هذه الأرصاد ستكشف العلاقات في نظرية أينشتين حول النسبية وتفتح المجال أمام الاكتشافات الكبيرة في أساسيات الفيزياء والفلك.
ويعلق ستيفانو (أينشتين استبق استكشاف موجات الجاذبية وتوقع وجودها على الرغم عدم وجود أى وسائل حينئذ لاثبات نظريته. ولكن بعد مائة عام لدينا الوسائل والتكنولوجيا ونحن نواجه التحدي. وبالتأكيد أينشتين سيكون في قمة السعادة عندما يعلم أننا نستكمل عمله).

ومن موضوع :

http://dvd4arab.maktoob.com/f973/2988898.htm

lفما هى موجات الجاذبية؟ وكيف تنشأ؟

قبل الإجابة عن السؤال تعالوا نسأل أولا:
هل يوجد نظم ثنائية من البلسارات؟
جميعنا يعلم أن النظم الثنائية شديدة التقارب غالبا ما يكون أحد طرفيها متقزم أبيض...والطرف الآخر عملاق أحمر أو نجم فى طوره الرئيسى

ولكن هل سمعتم عن نظام ثنائى شديد التقارب...مكون من بلسارين يدوران حول بعضهما البعض!

فى عام 1993 نال العالمان جوزيف تايلور و روسيل هالس جائزة نوبل فى الفلك لإكتشافهما ثنائى خسوفى شديد التقارب....هذا الثنائى يتكون من بلسارين يدوران حول بعضهما...وكان تردد موجة الراديو الصادرة من هذا النظام 15 ملى ثانية!!...وربما هو واحد من أقصر الترددات الفلكية على الإطلاق!!

فمعناه أن أحد البلسارين يدور حول نفسه مرة كل 15 مللى ثانية!!
هذا النظام يعرف بإسم
Hulse- Tylor Binary Pulsar
PSR B1913+16

وكان قد إكتشف أيضا نظام ثنائى عبارة عن
متقزم أبيض+ نجم نيوترونى
إسمه
PSR J0737-3039

كتلة كل نجم من هالس-تايلور= 1.4 شمس
وبالتالى هما يدوران حول مركز ثقل مشترك بينهما..ومداريهما معا أقل ب 75 مرة عن المدار بين الأرض والشمس...ومساريهما يتقاطعان طبقا لقوانين نيوتن....ولكن وفقا للنسبية...فهناك تأثير هام جدا آخر!
فحركة هذين النجمين يحدثان تشوها كبير جدا فى الفضاء وإلتواءات نتيجة جاذبيتهما المهولة وحركتهما السريعة...هذه الإلتواءات لا بد أن يصدر عنها ما أطلق عليه أينشتين
موجات الجاذبية...كما فى الصورة التالية

http://l.yimg.com/lo/api/res/1.2/jPG.../3700/dfgr.gif

http://l.yimg.com/lo/api/res/1.2/Ewj...05/gravwav.jpg

وبحسب أينشتين...فإن موجات الجاذبية والإلتواء الصادر فى الفضاء هو نوع من عملية تحول الطاقة التجاذبية الهائلة وطاقة الحركة بين النجمين إلى موجات جاذبية...وبمرور الوقت يقل المدار بين النجمين للفقد المستمر للطاقة

وأثناء التقارب بينهما يسخن الغاز البين نجمى...ويكون مصدر قوى لأشعة إكس...وبالفعل النظم الثنائية من البلسار يطلق عليها العلماء
X-Ray Binaries

بالطبع موجات الجاذبية تنشأ أيضا من الثقوب السوداء...بل إن لموجات الجاذبية تأثير على كل شئ متحرك له كتلة فى الكون!!

فلو كان هناك طائرتين على مسافة 5 مليون كيلومتر تدوران حول مركز ثقل مشترك....فالمفترض أنموجات الجاذبية الناشئة بينهما...ستقلل المدار بينهما بمقدار 100 على مليون من عرض الشعرة البشرية ثم يعود المدار مرة أخرى!!

وموجات الجاذبية هى أحد الإفتراضات المباشرة للنسبية العامة..ولذلك يسعى العلماء للبحث والتنقيب عنها فى الكون...وبالطبع الثقوب السوداء والثنائيات البلسارية شديدة التقارب هى أكثر الأماكن المرجحة لذلك

الفكرة مثل راكبى أمواج بينهما حبل مطاط ممسكين به
فلو ركب أحدهما موجة ما...ستزداد المسافة بينهما قليلا..ويزيد الشد فى الحبل...وما أن تنتهى الموجة..يعود الشد مرة أخرى كما كان...لأن المسافة عادت كما كانت...فالعلماء يبحثون عن وسيلة لقياس مدى التغير فى الشد فى الفضاء!!

ولكن طبعا مأساة هذه التجارب أنه كلما بعدنا عن المصدر...كلما كان التغير طفيف جدا جدا يصعب قياسه!!....والمصادر طبعا على بعد آلاف السنين الضوئية...والمصادر القريبة تضن علينا بموجاتالجاذبية!!http://l.yimg.com/qn/dvd4arab_images...le2/icon28.gif

لماذا نال الرجلين نوبل؟
حتى لا تفقد عقلك إقرأ هذه السطور بعناية!
هذا الثنائى معروف من 1973
ولكن فكرة أينشتين...النجمين يدوران حول بعضهما البعض...وبالتالى يفقدان جزء من طاقتهما على شكل موجات جاذبية...فيتقارب مداريهما...وبفعل الجاذبية وعزم القصور الذاتى...كلما تقارب مداريهما ...زادت سرعة دورانهما...وهكذا حتى يتماسا أو بمعنى أصح يصطدما

بالطبع فى النسبية معادلات لحساب هذا المسار الزجزاجى!!
يعنى لو علم كتلتى النجمين والمسافة بينهما...النسبية تتنبأ متى يصير مداريهما مدار واحد!

نظام تايلور قام العالمان بحسابه ومراقبته على مدار 30 سنة!!
وأوضحت الحسابات أنهم سيلتقيا بعد 1.84 بليون سنة!!
وهو خطأ عن النسبية بمقدار 0.2 % فقط!

نظريا بالنسبة للأرض والشمس
عليك أن تضرب هذا الرقم فى 10^22 http://l.yimg.com/qn/dvd4arab_images...mile2/blow.gif

يعنى إطمأنوا تماما
ربما لا يلتقيا أبدا...لإن الشمس لن تظل شمس...وربما الكون كله سينتهى قبل ذلك بردح من الزمن!!

لو هذه هى الطريقة التى يأخذ بها العلماء نوبل!
إذن!
عليه العوض ومنه العوض فينا!

http://l.yimg.com/lo/api/res/1.2/E5h.../7679/wavy.gif

على الرغم من حسابات تايلور ...إلا إن العلماء يعتبروها طريقة غير مباشرة لحساب موجاتالجاذبية!!!http://l.yimg.com/qn/dvd4arab_images/smile1/11.gif

ما هى الطرق المباشرة إذن يا ولاد الحلال؟!
فيه طريقة كده إبتكرها عالم إسمه جوزيف ويبر
هى بتعليق إسطوانة ذات كتلة كبيرة تعليق حر...ومنع أى تأثيرات تسبب حركتها (مثل دوران الأرض-الرياح-فروق الحرارة أو أو...)
من المفترض نظريا إنه لو حدث مثلا إنفجار سوبرنوفا قريب ...موجات الجاذبية الناتجة تحرك هذه الإسطوانة

هذا الإختراع منذ 1959!!...فشل فشلا ذريعا!
[IMG]http://l.yimg.com/lo/api/res/1.2/4Kjo3sV9vsn7uok4CCoRlg--/YXBwaWQ9bWtihttp://img34.imageshack.us/img34/2984/***era.jpg[/IMG]

ومن موضوع:

http://www.iraqpf.com/showthread.php?t=168473صناعي
في مختبر وكالة ناسا لرحلات الفضاء التابع لمركز الفيزياء الفلكية عالية الطاقة ، مجموعة بحثية جديدة تكرس جهودها لفهم واكتشاف موجات الجاذبية. ويبتكر العلماء برامج كومبيوتر لدراسة موجات الجاذبية التي سيتم الكشف عنها بواسطة قمر صناعي جديد من ناسا ، دعي ليزا.

النسبية العامة

في عام 1916 ، نشر ألبرت أينشتاين نظرية النسبية العامه الشهيرة . نظريته تصف كيف يتأثر الوقت في الفضاء بالكتله . يمكننا أن نمثل الزمكان بوصفه نسيج ينحني أو يتقوس عندما نضع كائن عليه ونضع في الاعتبار أن قياس الابعاد الثنائيه للنسيج هو مجرد نموذج نستخدمه لتمثيل ما هو في الواقع اربعة ابعاد للزمكان اوالوقت في الفضاء (الثلاثة أبعاد العاديه للفضاء بالإضافة إلى البعد الرابع وهوالوقت)
تخيل سحب صفيحه من الورق ووضع كرة بولينج في وسطها ، سوف تلاحظ أن الكره تنتج منحنى في الورقة يكون المنحنى ضعيف بعيدا عن الكرة ، وحاد بالقرب منها . في الواقع الورقة ممتده قليلا بالقرب من الكرة هذه الحالة توضح انحناء الزمكان او الزمن في الفضاء وكيف يتأثر بالكتله قرب الكتله الزمن ينحني ويتمدد بشكل كبير ,ويكون الانحناء في الزمن عميق جدا قرب كتله كبيرة جدا والتمدد يقترب من نقطة الانهيار وهذا يعني بما ان الزمن في الفضاء يتمدد بالقرب من الكتلة فان الفضاء ليس وحده يتمدد ولكن الزمن كذلك . مالذي تعتقد سيحدث إذا وضعت شيئا ثقيلا جدا على ورقة؟ من الواضح ، قد يكون لديك صعوبة في حمل الورقة ، ولكن تخيل أن لديك بعض المساعدة من سوبرمان الجسم الثقيل سوف يخترق الورقة! في الفضاء ، هذا ما يسمى ثقب اسود. الكتلة كبيرة جدا بحيث أن أي شيء يقترب منه (حتى الضوء) يسقط من خلال الثقب ولايتمكن من العودة أبدا.

.http://imagine.gsfc.nasa.gov/Images/...etime_sun2.jpg
تصوير يبين تأثير كتلة الشمس على الزمن في الفضاء

اذا ماهي موجة الجاذبيه ؟

معظم العلماء يصف موجات الجاذبية بأنها تموجات في الزمكان .تماما مثل قارب يبحر عبر المحيطات وينتج موجات في الماء الكتل المتحركه مثل النجوم والثقوب السوداء تنتج موجات جاذبيه في نسيج الزمكان. الاجرام المتحركة الضخمه تنتج موجات جاذبيه أكثر قوة ، بينما الاجرام التي تتحرك بسرعة كبيرة تنتج موجات اكثر على مدى فترة زمنية معينة.
http://imagine.gsfc.nasa.gov/Images/...ckhole2.qt.jpg

تصوير يبين اثنين من الثقوب السوداء تدور حول بعضها وتبث موجات الجاذبيه

من اين تأتي موجات الجاذبية ؟

تنتج موجات الجاذبية عادة في التفاعل بين اثنين أو أكثر من الكتل المركبه . مثل التفاعلات التي تشمل المدارات الثنائيه لاثنين من الثقوب السوداء ، اثنين من المجرات المدمجه ، أو اثنين من النجوم النيوترونية تدور حول بعضها البعض. وبينما تدور الثقوب السوداء والنجوم والمجرات حول بعضها البعض ، فإنها ترسل موجات من اشعه الجاذبيه والتي تصل إلى الأرض ، ولكن بمجرد وصول هذه الموجات الى الأرض ، فانها تكون ضعيفة للغاية. وهذا بسبب ان موجات الجاذبية ، مثل موجات المياه تنقص قوتها كلما ابتعدت عن المصدر. على الرغم من أنها ضعيفة يمكن لهذه الموجات السفر دون عائق عبر نسيج الزمكان. هذه هي الطريقة التي تمكنها من الوصول إلى الأرض وتوفر لنا معلومات لايمكن للضوءان يوفرها .

كيف يمكننا الكشف عن موجات الجاذبية؟

لان الموجات ضعيفة عندما تصل إلينا ، لابد ان يستخدم العلماء مخيلتهم للحصول علي اجهزه حساسة بما يكفي للكشف عن هذه الاختلافات الدقيقه في الزمكان. التداخل هي التقنيه التي يستخدمها علماء الفلك للكشف عن التمددات الصغيرة في الزمكان. هذه التقنية تتطلب كتل اختبار على مسافة كبيرة عن بعضها البعض واجهزه ليزر تقوم بقياسات مستمرة بين هذه الكتل . هذه الكتل حرة في التحرك بحيث عندما تمر موجة الجاذبية تتذبذب المسافه بين هذه الكتل هنا يتمدد الزمكان وتقيس اجهزة الليزر هذا التباين في المسافة ويعرف العلماء أن موجه مرت . كلما زادت المسافة بين الكتل زادت حساسية اشعه الليزر في قياس تموجات اصغر . وهناك حاليا العديد من أجهزة الكشف الارضيه تعمل أو قيد الإنشاء ، تتضمن LIGO (الولايات المتحدة) ، VIRGO (ايطاليا / فرنسا) ، GEO (المانيا / بريطانيا ) ، وTAMA (اليابان). من المقرر اطلاق المرصد الفضائي ليزا في عام 2011

http://imagine.gsfc.nasa.gov/Images/...opics/LISA.jpg

تصور لمرصد ليزا

من أجل الكشف عن موجات الجاذبية ، من الضروري خلق نموذج لما قد تبدو عليه هذه الموجه الواردة. وبما أن هناك مصادر كثيرة في وقت معين ، يجب على العلماء ابتكار نماذج كومبيوتر لموجات الجاذبية لمعرفة ما ينبغي البحث عنه في ما يبدو فوضى كبيرة من البيانات. الدكتور جوان سنتريلا عالم الفيزياء الفلكية النظرية في وكالة ناسا في مركز غودارد لرحلات الفضاء يقود فريق من العلماء يبتكرون هذه النماذج. حاليا تعمل المجموعة على نماذج كومبيوتر لثقب اسود ضخم coalescences يظهر عندما تدخل الثقوب السوداء في مراكز مجرتين متصادمتين في دوامه مع بعضها البعض.

ماذا نتعلم من كشف هذه الموجات؟
موجات الجاذبية سوف تساعد الفيزيائيين والفلكيين على فهم بعض من أكثر القوانين الأساسية في الفيزياء . وستخبرنا أيضا عن ديناميكية الأحداث على نطاق واسع في الكون مثل موت النجوم ، وولادة الثقوب السوداء. مع ليزا يكون لدى العلماء القدره على البحث من خلال الفضاء والزمان وباستخدام هذه المعلومات تكون لدينا القدره على معرفة المزيد حول بداية الكون وتطوره