امواج گرانشی افت و خیزهایی در تار و پود فضا – زمان هستند. این همان چیزی است که آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۶ پیش‌بینی کرده بود. محققان تا کنون موفق به ثبت شلیک‌های پراکنده‌ای از “پیونددهندگان سیاه‌چاله‌ها” یا ستاره‌های نوترونی ابرچگال شده‌اند؛ ولی انتظار می‌رود در سال پیش رو، بتوانیم اولین منبع پیوسته از امواج گرانشی را از همین ستاره‌ها ثبت کنیم. حتی شاید بتوانیم شلیک‌هایی از ابرنواخترها نیز آشکار نماییم.
اولین سیگنال از امواج گرانشی در ۱۴ام سپتامبر ۲۰۱۵ توسط دو مورد از آشکارسازهای غول‌آسای “رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری” یا لیگو (LIGO) شناسایی گردید. این شلیک کوتاه از یک پیوند دهندۀ دو سیاه‌چالۀ غول‌پیکر – با فاصلۀ ۱۳۰۰ میلیون سال نوری – مبدأ گرفته بود؛ و ۵۰ برابر انرژی بیش‌تری نسبت به مجموع انرژی تمام ستارگان کیهان داشت.
مقاله مرتبط: آسیلون؛ نیروگاه امواج گرانشی
این دو آشکارساز آمریکایی هم‌اکنون با همتای اروپایی خود – به نام آشکارساز ویرگو (Virgo) – وارد همکاری شده، و تا کنون موفق به دریافت سیگنال‌هایی از پیوند دهندۀ چندین منظومه دوتایی شده‌اند. این منظومه‌های دوتایی اغلب متشکل از سیاه‌چاله‌ها هستند؛ اما یکی از آن‌ها از دو ستاره نوترونی تشکیل شده است. منظومه دوتایی همان‌طور که از نامش پیداست، از دو جرم آسمانی ساخته می‌شود که فاصلۀ نزدیکی به هم دارند؛ و نیروی گرانشی که هر یک به دیگری وارد می‌کند، موجب می‌شود این دو جرم دور یک‌دیگر گردش کنند. چنین منظومه‌هایی می‌توانند از دو سیاره، سیارک، کوتوله قهوه‌ای، ستاره نوترونی، کهکشان و حتی سیاه چاله تشکیل شوند. در مورد ستاره نوترونی هم باید بگوییم که این ستاره‌ها در واقع، باقی‌ماندۀ ابرنواخترها هستند. ستاره نوترونی به قدری چگال است که اگر تکه‌ای به اندازۀ یک حبه قند از آن جدا کنیم، جرمی برابر با کل نژاد آدمی خواهد داشت.
امواج گرانشی در نتیجۀ شتاب گرفتن جرم کروی نامتقارن ایجاد می‌شوند. هم پیوند دهندۀ سیاه‌چاله و هم ستاره نوترونی جزو اجرام کروی نامتقارن به حساب می‌آیند. حتی سیاه‌چاله‌ای که یک ستاره نوترونی را نیز بلعیده، از این قاعده تبعیت می‌کند. یکی از رویدادهایی که انتظار داریم در ۲۰۱۹ ثبت شود، همین مورد است. اما امید اصلی این است که دانشمندان بتوانند ستاره‌های نوترونی دور افتاده‌ای به نام تپ‌اختر (pulsar) را نیز ثبت نمایند. تپ اخترها نوعی ستاره نوترونی با سرعت گردش بالا هستند که امواج رادیویی از خود ساطع می‌کنند. گفتیم که موج گرانشی از اجرام کروی نامتقارن منشأ می‌گیرد. بنابراین اگر یک ستاره نوترونی با کرویت کامل داشته باشیم که کوهی به ارتفاع ۱۰ سانتی‌متر بر رویش قرار دارد؛ نامتقارن محسوب می‌شود و در صورتی که شتاب لازم را دریافت کند؛ می‌تواند نه یک شلیک ساده، بلکه سیگنال گرانشی پیوسته‌ای را منتشر کند که حقیقتاً به نت‌های موسیقی شباهت دارد. احتمال رؤیت تپ‌اختر در چند سال آتی بالا است.
مقاله مرتبط: امواج گرانشی می‌توانند منشا سیاه‌چاله‌ها را آشکار سازند
یکی دیگر از اهدافی که پژوهشگران برای سال آینده در نظر گرفته‌اند، ثبت شلیک‌های موج گرانشی منشأ گرفته از یکی از ابرنواخترهای موجود در کهکشان خودمان است. ابرنواختر برخلاف نامی که دارد، بیشتر مطرح‌کنندۀ یک رویداد است که هر ۳۰ سال یک بار رخ می‌دهد. ابرنواختر یا سوپرنووا (supernova) انفجاری است که باعث به پایان رسیدن حیات ستاره‌های بسیار پرجرم می‌شود. بنابراین، صرف‌نظر از قوانین علمی، برای رؤیت چنین رویدادی باید کمی هم چاشنی شانس به کار تزریق کنیم. اما شگفت‌انگیزتر آن که حتی شاید بتوانیم این امواج گرانشی را از منبعی شناسایی کنیم که تاکنون به ذهن‌مان هم خطور نکرده است.
سال بعد، علاوه بر اروپا، ژاپن نیز با آشکارساز KAGRA به لیگو ملحق خواهند شد. در سال ۲۰۲۵ نیز هند با آشکارساز اختصاصی خود وارد این پروژۀ عظیم خواهد گردید. بنابراین، بیراه نیست اگر بگوییم در این سال، بشر موفق به ثبت ۱۰۰۰امین سیگنال گرانشی خواهد شد.
لیگو دارای دو رصدخانه در دنیا است که ۳۰۰۲ کیلومتر از یک‌دیگر فاصله دارند. هر یک از این رصدخانه‌ها مجهز به یک منبع لیزر، دو بازوی آشکارساز – با آینه‌هایی در پایانه‌های خود – و یک آشکارساز نوری است. پرتو لیزر از خلال جداساز پرتو عبور کرده و به بازوهای آشکارساز می‌رسد. هر یک از دو پرتو لیزری که به آشکارسازها می‌رسند دقیقاً ۴ کیلومتر طول دارند. در پایانۀ این آشکارسازها، پرتو به آینه‌ای برخورد کرده و بازتاب می‌شود. اگر پرتو لیزر بازتاب شده تحت تأثیر امواج گرانشی از مسیر خود منحرف شود، آشکارساز نوری که در پایان مسیر این پرتوها را دریافت می‌کند؛ قادر به تشخیص انحراف و تأیید حضور امواج گرانشی خواهد بود.
