ગ્રેવિટેશનલ-વેવ બેકગ્રાઉન્ડ (GWB): ડાયરેક્ટ ડિટેક્શનમાં એક સફળતા

ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ 2015 માં આઈન્સ્ટાઈનના સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંત દ્વારા તેની આગાહીની સદી પછી 1916 માં પ્રથમ વખત સીધી રીતે શોધી કાઢવામાં આવ્યું હતું. પરંતુ, સતત, ઓછી આવર્તન ગુરુત્વાકર્ષણ-વેવ બેકગ્રાઉન્ડ (GWB) જે સમગ્રમાં હાજર હોવાનું માનવામાં આવે છે બ્રહ્માંડ અત્યાર સુધી સીધી રીતે મળી નથી. નોર્થ અમેરિકન નેનોહર્ટ્ઝ ઓબ્ઝર્વેટરીના સંશોધકો માટે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો (NANOGrav) એ તાજેતરમાં ઓછી-આવર્તન સિગ્નલની શોધની જાણ કરી છે જે 'ગ્રેવિટેશનલ-વેવ બેકગ્રાઉન્ડ (GWB)' હોઈ શકે છે.   

1916 માં આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા પ્રદર્શિત સાપેક્ષતાનો સામાન્ય સિદ્ધાંત આગાહી કરે છે કે સુપરનોવા અથવા વિલીનીકરણ જેવી મુખ્ય કોસ્મિક ઘટનાઓ કાળા છિદ્રો ઉત્પાદન કરવું જોઈએ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો જે મારફતે પ્રચાર કરે છે બ્રહ્માંડ. ધરતી ધોઈ નાખવી જોઈએ ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો દરેક સમયે તમામ દિશાઓથી પરંતુ તે શોધી શકાતા નથી કારણ કે તેઓ પૃથ્વી પર પહોંચતા સુધીમાં અત્યંત નબળા બની જાય છે. 2015 માં LIGO-Virgo ટીમને શોધવામાં સફળતા મળી ત્યારે ગુરુત્વાકર્ષણની લહેરોની સીધી તપાસ કરવામાં લગભગ એક સદી લાગી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો બેના મર્જરને કારણે ઉત્પાદિત કાળા છિદ્રો પૃથ્વીથી 1.3 અબજ પ્રકાશ-વર્ષના અંતરે સ્થિત છે ⁽¹⁾. આનો અર્થ એવો પણ થાય છે કે શોધાયેલ લહેર લગભગ 1.3 અબજ વર્ષો પહેલા બનેલી કોસ્મિક ઘટના વિશેની માહિતી વાહક હતી.  

2015 માં પ્રથમ શોધ હોવાથી, સારી સંખ્યામાં ગુરુત્વાકર્ષણની લહેર આજ સુધી નોંધાયેલ છે. તેમાંના મોટા ભાગના બેના મર્જરને કારણે હતા કાળા છિદ્રો, બે ન્યુટ્રોન તારાઓની અથડામણને કારણે થોડા હતા ⁽²⁾. બધા મળી આવ્યા ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો અત્યાર સુધી એપિસોડિક હતા, દ્વિસંગી જોડીને કારણે કાળા છિદ્રો અથવા ન્યુટ્રોન તારાઓ સર્પાકાર અને મર્જ અથવા એકબીજા સાથે અથડાઈ ⁽³⁾ અને ઉચ્ચ આવર્તન, ટૂંકી તરંગલંબાઇ (મિલિસેકન્ડની શ્રેણીમાં) હતી.   

જો કે, મોટી સંખ્યામાં સ્ત્રોત હોવાની શક્યતા હોવાથી ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો માં બ્રહ્માંડ તેથી ઘણા ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો એકસાથે બધામાંથી બ્રહ્માંડ પૃષ્ઠભૂમિ અથવા ઘોંઘાટની રચના કરતી વખતે પૃથ્વી પરથી સતત પસાર થઈ શકે છે. આ સતત, રેન્ડમ અને ઓછી આવર્તનવાળી નાની તરંગ હોવી જોઈએ. એવો અંદાજ છે કે તેનો કેટલોક ભાગ બિગ બેંગથી પણ ઉદ્ભવ્યો હશે. કહેવાય છે ગુરુત્વાકર્ષણ-વેવ બેકગ્રાઉન્ડ (GWB), આ અત્યાર સુધી શોધી શકાયું નથી ⁽³⁾.  

પરંતુ અમે કદાચ એક પ્રગતિની ધાર પર છીએ - નોર્થ અમેરિકન નેનોહર્ટ્ઝ ઓબ્ઝર્વેટરીના સંશોધકો ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો (NANOGrav) એ ઓછી-આવર્તન સિગ્નલની શોધની જાણ કરી છે જે 'ગ્રેવિટેશનલ-વેવ બેકગ્રાઉન્ડ (GWB) હોઈ શકે છે. ^(4,5,6).  

LIGO-virgo ટીમ જેમણે શોધી કાઢ્યું તેનાથી વિપરીત ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ ની વ્યક્તિગત જોડીમાંથી કાળા છિદ્રો, NANOGrav ટીમે સતત, ઘોંઘાટ જેવા, 'સંયુક્ત' માટે જોયા છે ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ અસંખ્ય દ્વારા ખૂબ જ લાંબા ગાળામાં બનાવેલ બ્લેકહોલ્સ માં બ્રહ્માંડ. ધ્યાન 'ખૂબ જ લાંબી તરંગલંબાઇ' પર હતું ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ 'ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ સ્પેક્ટ્રમ' ના બીજા છેડે.

પ્રકાશ અને અન્ય વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણોથી વિપરીત, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોને ટેલિસ્કોપ વડે સીધા અવલોકન કરી શકાતા નથી.  

NANOGrav ટીમે પસંદ કર્યું મિલિસેકન્ડ પલ્સર (MSPs) જે લાંબા ગાળાની સ્થિરતા સાથે ખૂબ જ ઝડપથી ફરે છે. આ પલ્સર્સમાંથી પ્રકાશની સ્થિર પેટર્ન આવે છે જેને ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગ દ્વારા બદલવી જોઈએ. પૃથ્વી પર સિગ્નલોના આગમનના સમયમાં સહસંબંધિત ફેરફારો માટે અલ્ટ્રા-સ્ટેબલ મિલિસેકન્ડ પલ્સર (એમએસપી) ના જોડાણનું અવલોકન અને નિરીક્ષણ કરવાનો વિચાર હતો આમ "ગેલેક્સી-કદનું" ગ્રેવિટેશનલ-વેવ ડિટેક્ટર આપણા પોતાનામાં છે આકાશગંગા. ટીમે આવા 47 પલ્સરનો અભ્યાસ કરીને પલ્સર ટાઇમિંગ એરે બનાવ્યું. અરેસિબો ઓબ્ઝર્વેટરી અને ગ્રીન બેંક ટેલિસ્કોપ હતા રેડિયો ટેલિસ્કોપ માપન માટે વપરાય છે.   

અત્યાર સુધી મેળવેલ ડેટા સેટમાં 47 MSP અને 12.5 વર્ષથી વધુ અવલોકનોનો સમાવેશ થાય છે. આના આધારે, જીડબ્લ્યુબીની સીધી તપાસને નિર્ણાયક રીતે સાબિત કરવું શક્ય નથી, જો કે શોધાયેલ ઓછી આવર્તન સંકેતો ખૂબ જ તે સૂચવે છે. કદાચ, આગળનું પગલું એરેમાં વધુ પલ્સરનો સમાવેશ કરવાનું અને સંવેદનશીલતા વધારવા માટે લાંબા સમય સુધી તેનો અભ્યાસ કરવાનું હશે.  

અભ્યાસ કરવા માટે બ્રહ્માંડ, વૈજ્ઞાનિકો પ્રકાશ, એક્સ-રે જેવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન પર સંપૂર્ણપણે નિર્ભર હતા. રેડિયો તરંગો વગેરે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન સાથે સંપૂર્ણપણે અસંબંધિત હોવાને કારણે, 2015 માં ગુરુત્વાકર્ષણની શોધે વૈજ્ઞાનિકોને અવકાશી પદાર્થોનો અભ્યાસ કરવાની અને સમજવાની તકની નવી વિંડો ખોલી. બ્રહ્માંડ ખાસ કરીને તે અવકાશી ઘટનાઓ જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ખગોળશાસ્ત્રીઓ માટે અદ્રશ્ય છે. વધુમાં, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનથી વિપરીત, ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો પદાર્થ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી તેથી તેમના મૂળ અને સ્ત્રોત વિશેની માહિતી કોઈપણ વિકૃતિ વિના વહન કરીને વર્ચ્યુઅલ રીતે અવિરત મુસાફરી કરે છે.⁽³⁾

ગ્રેવિટેશનલ-વેવ બેકગ્રાઉન્ડ (GWB) ની શોધ તકને વધુ વિસ્તૃત કરશે. બિગ બેંગમાંથી ઉત્પન્ન થયેલા તરંગોને શોધવાનું પણ શક્ય બની શકે છે જે આપણને તેના મૂળને સમજવામાં મદદ કરી શકે છે બ્રહ્માંડ વધુ સારી રીતે.

***

સંદર્ભ:  

1. કાસ્ટેલવેચી ડી. અને વિટ્ઝ એ.,2016. આઈન્સ્ટાઈનના ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો છેલ્લે મળી આવ્યા. કુદરત સમાચાર 11 ફેબ્રુઆરી 2016. DOI: https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361  

2. કાસ્ટેલવેચી ડી., 2020. 50 ગુરુત્વાકર્ષણ-તરંગ ઘટનાઓ બ્રહ્માંડ વિશે શું દર્શાવે છે. કુદરત સમાચાર 30 ઓક્ટોબર 2020 ના રોજ પ્રકાશિત. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0  

3. LIGO 2021. ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોના સ્ત્રોતો અને પ્રકારો. પર ઓનલાઈન ઉપલબ્ધ છે https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources 12 જાન્યુઆરી 2021 ના ​​રોજ એક્સેસ. 

4. NANOGrav સહયોગ, 2021. NANOGrav ઓછી-આવર્તન ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગની પૃષ્ઠભૂમિના સંભવિત 'પ્રથમ સંકેતો' શોધે છે. પર ઓનલાઈન ઉપલબ્ધ છે http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html 12 જાન્યુઆરી 2021 ના ​​રોજ એક્સેસ 

5. NANOGrav સહયોગ 2021. પ્રેસ બ્રીફિંગ - NANOGrav ડેટાના 12.5 વર્ષમાં ગુરુત્વાકર્ષણ-વેવ પૃષ્ઠભૂમિની શોધ. 11 જાન્યુઆરી 2021. પર ઑનલાઇન ઉપલબ્ધ http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf  

6. Arzoumanian Z., et al 2020. NANOGrav 12.5 yr ડેટા સેટ: આઇસોટ્રોપિક સ્ટોકેસ્ટિક ગ્રેવિટેશનલ-વેવ બેકગ્રાઉન્ડ માટે શોધો. ધ એસ્ટ્રોફિઝિકલ જર્નલ લેટર્સ, વોલ્યુમ 905, નંબર 2. ડીઓઆઈ: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401  

***