التقاط إشارات غامضة لم يسبق لها مثيل بواسطة كاشف جديد لموجات الجاذبية

سجل كاشف الموجات الثقالية والمرتكز حول قطعة من رنين الكوارتز، إشارتين غامضتين في أول 153 يوما من التشغيل، ومن غير الواضح بالضبط ما هي هذه الإشارات، حيث يمكن أن تكون من عدد من الظواهر.

ولكن إحدى هذه الظواهر هي بالضبط ما صُمم الكاشف لالتقاطه - موجات الجاذبية عالية التردد، والتي لم تُسجّل من قبل وفقا لما نقله موقع RT.

ومن السابق لأوانه التوصل إلى أي استنتاجات، لكن التكرار التالي للكاشف سيكون قادرا على تضييق نطاق سبب رنين الكوارتز.

وقال الفيزيائي مايكل توبار، من جامعة غرب أستراليا: "من المثير أن هذا الحدث أظهر أن الكاشف الجديد حساس ويعطينا نتائج، لكن علينا الآن أن نحدد بالضبط ما تعنيه هذه النتائج.

ومن خلال هذا العمل، أظهرنا لأول مرة أنه يمكن استخدام هذه الأجهزة ككاشفات موجات الجاذبية شديدة الحساسية".

وأجري أول اكتشاف رائد لموجات الجاذبية قبل ست سنوات فقط. ومنذ ذلك الحين، استمرت كاشفات LIGO وVirgo في الكشف عن أن الكون يرن بموجات جاذبية كانت مخبأة سابقا، ناتجة عن الاصطدامات بين الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية.

ويصعب اكتشاف موجات الجاذبية عالية التردد، لكنها تستحق المتابعة بالتأكيد، ويتناسب الطول الموجي لموجات الجاذبية مع حجم الكون. وتلك التي تحدث لاحقا تكون أكبر، لذا فإن الموجات عالية التردد يمكن أن تكشف معلومات حول الانفجار العظيم، والكون في بداية الزمن.

ويمكن أن تتضمن مصادر موجات الجاذبية عالية التردد في الماضي القريب أجساما افتراضية مثل نجوم البوزون والثقوب السوداء البدائية. ويمكن حتى أن تنتج هذه الموجات عن طريق سحب المادة المظلمة. لذلك سيكون علماء الفلك مهتمين بعمق باكتشاف هذه الإشارات.

وقام توبار وزميله الفيزيائي مكسيم غورياتشيف، من جامعة أستراليا الغربية، بتصميم كاشف منضدية لموجات الجاذبية عالية التردد في عام 2014. والآن، إلى جانب فريق دولي، أجروا عمليات مراقبة.

والكاشف نفسه عبارة عن قرص من بلور الكوارتز، يسمى مرنان الموجة الصوتية (BAW)، مع جانب واحد محدب قليلا. ومن الناحية النظرية، يجب أن تولد موجات الجاذبية عالية التردد موجات صوتية ثابتة في القرص، والتي يتم احتجازها على شكل فونونات من جانب الجانب المحدب.

ويبرّد القرص لتقليل الضوضاء الحرارية، وتلتقط الألواح الموصلة الموضوعة على مسافات صغيرة جدا من البلورة الإشارات الكهروضغطية الدقيقة الناتجة عن الأوضاع الصوتية التي تهتز فيها. وهذه الإشارة صغيرة للغاية، لذلك يتم استخدام جهاز تداخل كمي فائق التوصيل، أو SQUID، ليعمل كمضخم إشارة شديد الحساسية.

ويُوضع الكاشف بالكامل في غرفة مفرغة محمية من الإشعاع لمنع أكبر قدر ممكن من التداخل. ومن خلال هذا الإعداد، أجرى الفريق جولتي مراقبة، وقام بالكشف خلال كل جولة - الأولى في 12 مايو 2019، والثانية في 27 نوفمبر 2019.

والآن، هناك عدد من الاحتمالات المعقولة: استرخاء الضغط الميكانيكي داخل قرص الكوارتز؛ حدث إشعاعي داخلي ناتج عن إشعاع مؤين خارجي في حدث آخر، على الرغم من أن الباحثين لا يعرفون أي حدث خارجي يمكن أن يكون سببا لذلك.

وبالمثل، على الرغم من أن الاندفاع النيزكي يمكن أن ينتج موجات صوتية، يجب أن يحمي التدريع الجهاز من هذه الموجات.

وهناك احتمال وجود موجات جاذبية عالية التردد. وسيتطلب هذا المزيد من التحقيق، لأن شكل الإشارة لا يعرض خاصية "النبض" للاندماج الكوني.

وقال توبار: "هذه التجربة هي واحدة من اثنتين فقط من التجارب النشطة حاليا في العالم، التي تبحث عن موجات جاذبية عالية التردد عند هذه الترددات، ولدينا خطط لتوسيع نطاق وصولنا إلى ترددات أعلى، حيث لم يتم بحث أي تجارب أخرى من قبل، ومن المحتمل أن يوفر تطوير هذه التقنية الكشف الأول عن موجات الجاذبية عند هذه الترددات العالية، ما يمنحنا رؤية جديدة في هذا المجال من علم فلك الموجات الثقالية، وسيشمل الجيل التالي من التجربة بناء نسخة من الكاشف".