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गुरुत्वाकर्षण-तरंग पृष्ठभूमि (जीडब्ल्यूबी): प्रत्यक्ष जांच में एक सफलता

गुरुत्वाकर्षण तरंग 2015 में आइंस्टीन के जनरल थ्योरी ऑफ रिलेटिविटी द्वारा की गई भविष्यवाणी की एक सदी के बाद 1916 में पहली बार सीधे तौर पर इसका पता लगाया गया था। लेकिन, निरंतर, कम आवृत्ति गुरुत्वीय-वेव बैकग्राउंड (जीडब्ल्यूबी) जिसके बारे में माना जाता है कि यह पूरे क्षेत्र में मौजूद है ब्रम्हांड अभी तक सीधे तौर पर पता नहीं चल पाया है. उत्तरी अमेरिकी नैनोहर्ट्ज़ वेधशाला के शोधकर्ता गुरुत्वाकर्षण लहरों (NANOGrav) ने हाल ही में एक कम-आवृत्ति सिग्नल का पता लगाने की सूचना दी है जो 'गुरुत्वाकर्षण-तरंग पृष्ठभूमि (GWB)' हो सकता है।   

1916 में आइंस्टीन द्वारा प्रतिपादित सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि प्रमुख ब्रह्मांडीय घटनाएं जैसे सुपरनोवा या काला छेद उत्पादन करना चाहिए गुरुत्वाकर्षण लहरों जो के माध्यम से प्रचारित होता है ब्रम्हांड. धरती को तर कर देना चाहिए गुरुत्वाकर्षण लहरों हर समय सभी दिशाओं से लेकिन इनका पता नहीं चल पाता क्योंकि पृथ्वी तक पहुंचते-पहुंचते ये बेहद कमजोर हो जाते हैं। गुरुत्वाकर्षण तरंगों का प्रत्यक्ष पता लगाने में लगभग एक शताब्दी लग गई जब 2015 में LIGO-Virgo टीम इसका पता लगाने में सफल रही गुरुत्वाकर्षण लहरों दो के विलय से उत्पन्न हुआ काला छेद पृथ्वी से 1.3 अरब प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित है (1). इसका मतलब यह भी था कि खोजी गई तरंगें लगभग 1.3 अरब साल पहले हुई ब्रह्मांडीय घटना के बारे में जानकारी के वाहक थे।  

2015 में पहली बार पता लगाने के बाद से, अच्छी संख्या में गुरुत्वाकर्षण तरंग आज तक दर्ज किया गया है। उनमें से अधिकांश दो के विलय के कारण थे काला छेद, कुछ दो न्यूट्रॉन सितारों की टक्कर के कारण थे (2). सब पता चला गुरुत्वाकर्षण लहरों अब तक एपिसोडिक थे, जो बाइनरी जोड़ी के कारण होते थे काला छेद या न्यूट्रॉन तारे घूम रहे हैं और विलीन हो रहे हैं या एक दूसरे से टकरा रहे हैं (3) और उच्च आवृत्ति, लघु तरंग दैर्ध्य (मिलीसेकंड रेंज में) के थे।   

हालाँकि, चूंकि बड़ी संख्या में स्रोतों की संभावना है गुरुत्वाकर्षण लहरों में ब्रम्हांड इसलिए बहुत सारे गुरुत्वाकर्षण लहरों पूरे देश से एक साथ ब्रम्हांड हो सकता है कि वह हर समय पृष्ठभूमि या शोर पैदा करते हुए लगातार पृथ्वी के पास से गुजर रहा हो। यह सतत, यादृच्छिक और कम आवृत्ति वाली छोटी तरंग होनी चाहिए। अनुमान है कि इसका कुछ भाग बिग बैंग से भी उत्पन्न हुआ होगा। बुलाया गुरुत्वीय-वेव बैकग्राउंड (जीडब्ल्यूबी), इसका अभी तक पता नहीं चल पाया है (3).  

लेकिन हम एक सफलता के कगार पर हो सकते हैं - उत्तरी अमेरिकी नैनोहर्ट्ज़ वेधशाला के शोधकर्ता गुरुत्वाकर्षण लहरों (NANOGrav) ने एक कम-आवृत्ति सिग्नल का पता लगाने की सूचना दी है जो 'गुरुत्वाकर्षण-तरंग पृष्ठभूमि (GWB)' हो सकता है। (4,5,6).  

LIGO-कन्या टीम के विपरीत जिसने पता लगाया गुरुत्वाकर्षण तरंग के अलग-अलग जोड़े से काला छेद, NANOGrav टीम ने लगातार, 'संयुक्त' जैसे शोर की तलाश की है गुरुत्वाकर्षण तरंग अनगिनत लोगों द्वारा बहुत लंबे समय में बनाया गया ब्लैक होल्स में ब्रम्हांड. फोकस 'बहुत लंबी तरंग दैर्ध्य' पर था गुरुत्वाकर्षण तरंग 'गुरुत्वाकर्षण तरंग स्पेक्ट्रम' के दूसरे छोर पर।

प्रकाश और अन्य विद्युत चुम्बकीय विकिरणों के विपरीत, गुरुत्वाकर्षण तरंगों को सीधे दूरबीन से नहीं देखा जा सकता है।  

नैनोग्राव टीम ने चुना मिलीसेकंड पल्सर (एमएसपी) जो दीर्घकालिक स्थिरता के साथ बहुत तेजी से घूमते हैं। इन स्पंदनों से प्रकाश का एक स्थिर पैटर्न आ रहा है जिसे गुरुत्वाकर्षण तरंग द्वारा बदला जाना चाहिए। विचार यह था कि पृथ्वी पर संकेतों के आगमन के समय में सहसंबद्ध परिवर्तनों के लिए अल्ट्रा-स्टेबल मिलीसेकंड पल्सर (एमएसपी) के एक समूह का निरीक्षण और निगरानी की जाए, जिससे "आकाशगंगा-आकार का” गुरुत्वाकर्षण-तरंग डिटेक्टर हमारे अपने भीतर आकाशगंगा. टीम ने ऐसे 47 पल्सर का अध्ययन करके एक पल्सर टाइमिंग ऐरे बनाया। अरेसिबो वेधशाला और ग्रीन बैंक टेलीस्कोप थे रेडियो माप के लिए दूरबीनों का उपयोग किया जाता है।   

अब तक प्राप्त आंकड़ों में 47 एमएसपी और 12.5 वर्षों से अधिक के अवलोकन शामिल हैं। इसके आधार पर, GWB की प्रत्यक्ष पहचान को निर्णायक रूप से साबित करना संभव नहीं है, हालांकि पता चला कम आवृत्ति संकेत बहुत अधिक संकेत देते हैं। शायद, अगला कदम सरणी में अधिक पल्सर को शामिल करना और संवेदनशीलता को बढ़ाने के लिए लंबे समय तक उनका अध्ययन करना होगा।  

अध्ययन करने के लिए ब्रम्हांडवैज्ञानिक विशेष रूप से प्रकाश, एक्स-रे जैसे विद्युत चुम्बकीय विकिरणों पर निर्भर थे। रेडियो तरंग आदि विद्युत चुम्बकीय विकिरण से पूरी तरह से असंबंधित होने के कारण, 2015 में गुरुत्वाकर्षण का पता लगाने से वैज्ञानिकों के लिए आकाशीय पिंडों का अध्ययन करने और समझने के अवसर की एक नई खिड़की खुल गई। ब्रम्हांड विशेषकर वे खगोलीय घटनाएँ जो विद्युत चुम्बकीय खगोलविदों के लिए अदृश्य हैं। इसके अलावा, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के विपरीत, गुरुत्वाकर्षण तरंगें पदार्थ के साथ संपर्क नहीं करती हैं, इसलिए अपने मूल और स्रोत के बारे में किसी भी विकृति से मुक्त जानकारी लेकर लगभग निर्बाध रूप से यात्रा करती हैं।(3)

गुरुत्वाकर्षण-तरंग पृष्ठभूमि (जीडब्ल्यूबी) का पता लगाने से अवसर और व्यापक हो जाएगा। बिग बैंग से उत्पन्न तरंगों का पता लगाना भी संभव हो सकता है जिससे हमें इसकी उत्पत्ति को समझने में मदद मिल सकती है ब्रम्हांड बेहतर तरीके से।

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सन्दर्भ:  

  1. Castlvecchi D. और Witze A.,2016। आइंस्टीन की गुरुत्वाकर्षण तरंगें आखिर में मिलीं। प्रकृति समाचार 11 फरवरी 2016। डीओआई: https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361  
  1. Castlvecchi D., 2020। ब्रह्मांड के बारे में 50 गुरुत्वाकर्षण-लहर की घटनाओं से क्या पता चलता है। प्रकृति समाचार 30 अक्टूबर 2020 को प्रकाशित। डीओआई: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0  
  1. LIGO 2021. गुरुत्वाकर्षण तरंगों के स्रोत और प्रकार। पर ऑनलाइन उपलब्ध है https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources 12 जनवरी 2021 को एक्सेस किया गया। 
  1. NANOGrav सहयोग, 2021। NANOGrav लो-फ़्रीक्वेंसी ग्रेविटेशनल वेव बैकग्राउंड के संभावित 'पहले संकेत' ढूँढता है। पर ऑनलाइन उपलब्ध है http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html 12 जनवरी 2021 को एक्सेस किया गया 
  1. NANOGrav सहयोग 2021. प्रेस ब्रीफिंग - NANOGrav डेटा के 12.5 वर्षों में गुरुत्वाकर्षण-तरंग पृष्ठभूमि की खोज। 11 जनवरी 2021। ऑनलाइन उपलब्ध है http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf  
  1. Arzoumanian Z., et al 2020. NANOGrav 12.5 yr डेटा सेट: एक आइसोट्रोपिक स्टोकेस्टिक ग्रेविटेशनल-वेव बैकग्राउंड के लिए खोजें। द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स, वॉल्यूम 905, नंबर 2। डीओआई: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401  

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उमेश प्रसाद
उमेश प्रसाद
विज्ञान पत्रकार | संस्थापक संपादक, साइंटिफिक यूरोपियन पत्रिका

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