یكی از نخستین حل‌های معادله میدان انیشتین را فیزیكدان منجمی به نام كارل شوارتس شیلد به دست آورد . شوارتس شیلد متریك اطراف یك كره ، مثلا اطراف یك ستاره را بدست آورد . این متریك كه امروزه متریك شوارتس شیلد نام دارد ، خاصیت بسیار عجیبی دارد ، اگر شعاع ستاره از حدی كوچكتر شود ، دیگر حتی نور هم نمیتواند از آن بگریزد . در این حالت ستاره به شیء عجیبی تبدیل می‌شود كه سیاه چاله نام دارد . درك فیزیك سیاه چاله ها یكی از چالش‌هایی است كه فیزیكدانان بیش از نیم قرن است با آن دست و پنجه نرم می‌كنند . امروزه تقریبا اكثر فیزیكدانان فعال اعتقاد دارند كه در دنیا ، از جمله در مركز كهكشان راه شیری سیاه چاله وجود دارد .

نسبیت عام و سیاه چاله ها :

یكی از نخستین حل‌های معادله میدان انیشتین را فیزیكدان منجمی به نام كارل شوارتس شیلد به دست آورد . شوارتس شیلد متریك اطراف یك كره ، مثلا اطراف یك ستاره را بدست آورد . این متریك كه امروزه متریك شوارتس شیلد نام دارد ، خاصیت بسیار عجیبی دارد ، اگر شعاع ستاره از حدی كوچكتر شود ، دیگر حتی نور هم نمیتواند از آن بگریزد . در این حالت ستاره به شیء عجیبی تبدیل می‌شود كه سیاه چاله نام دارد . درك فیزیك سیاه چاله ها یكی از چالش‌هایی است كه فیزیكدانان بیش از نیم قرن است با آن دست و پنجه نرم می‌كنند . امروزه تقریبا اكثر فیزیكدانان فعال اعتقاد دارند كه در دنیا ، از جمله در مركز كهكشان راه شیری سیاه چاله وجود دارد .

 

 

تاریخچه سیاه چاله ها :

پس از آنكه مكانیك نیوتنی تحت عنوان مكانیك آسمانی در شناخت جهان مورد استفاده قرار گرفت ، یكی از موارد مورد توجه سیاه چاله ها بود . نخستین بار در سال 1784 جان میشل طی یك مقاله سرعت فرار را با اطلاعات آن روز محاسبه كرد و اظهار داشت كه اگر گرانش چنان قوی باشد كه سرعت فرار در آنجا بیش از سرعت نور باشد ؛ نور نمیتواند از آنجا بگریزد . البته در آن زمان به طور تقریبی سرعت نور را می‌دانستند ولی حد سرعت ، سرعت نور نبود . زیرا در مكانیك نیوتنی سرعت نامتناهی قابل قبول بود . در سال 1796 لاپلاس همان نظریه جان میشل را دوباره مطرح كرد . در اواخر قرن نوزدهم سرعت نور كاملا معلوم و اندازه گیری شده بود . در سال 1915 انیشتین نظریه نسبیت عام را مطرح كرد و نشان داد كه گرانش روی نور اثر دارد . چند ماه بعد كارل شوارتس شیلد با حل معادله میدان انیشتین برای یك جرم نقطه‌ای ، اظهار داشت كه از دیدگاه نظری ، سیاه چاله ها وجود دارند . شعاعی كه نور نمی‌تواند از آنجا خارج شود به نام شعاع شوارتس شیلد شناخته میشود . چند ماه بعد از شوارتس شیلد ، یكی از دانشجویان لورنتس به نام ژوهانس دروست ، به همان نتایج شوارتس شیلد رسید .

در 1920 چاندرازخار كه از شاگردان ادینگتون بود ، نشان داد كه اگر سرعت فرار بخواهد بیش از سرعت نور باشد ، جرم جسم باید حداقل 1.44 برابر جرم خورشید باشد . این عدد امروزه به عنوان حد چاندرازخار شناخته می‌شود . ادینگتون با دست آورد وی مخالف كرد و آن را نادرست خواند . در 1939 اپنهایمر به اتفاق شاگرد خود اسنایدر پیش بینی كردند كه یك ستاره پر جرم در اثر گرانش فرو می‌ریزد و به سیاه چاله تبدیل می‌شود . هم زمان با آغاز جنگ جهانی دوم ، مسئله سیاه چاله ها به فراموشی سپرده شد .  در دهه 1960 دوباره نظریه سیاه چاله ها و راه حل شوارتس شیلد و فروپاشی گرانشی مورد توجه فیزیكدانان قرار گرفت .  

 

شعاع شوارتس شیلد :

شعاع شوارتس شیلد را میتوان با استفاده از رابطه سرعت فرار بدست آورد . توضیحات كاملی در مورد سرعت فرار در مبحث نظریه انفجار بزرگ محال است ارایه شده و روابط آن از قرار زیر است :

اگر انرژی پتانسیل گرانشی یك دستگاه شامل دو جسم در فاصله بی نهایت را برابر صفر در نظر بگیریم به راحتی می توان اثبات كرد كه :

 

 

كه در این رابطه U انرژی پتانسیل ، M جرم زمین ، m جرم گلوله ، G ثابت جهانی گرانش و r فاصله مركز زمین تا مركز گلوله است .  با توجه به مطالب گفته شده در بالا می توان گفت كه :

 

 

K انرژی جنبشی و Vesc سرعت فرار گلوله میباشد .

 

برای آنكه نور نتواند از سطح یك جسم بگریزد ، باید در رابطه فوق سرعت فرار در آنجا برابر سرعت نور شود . چنین جسمی كه مانع فرار نور میشود ، قابل رویت نیست و آن را سیاه چاله می‌نامند . شوارتس شیلد با استفاده از نسبیت عام ، شعاع یك سیاه چاله را محاسبه كرد و به صورت زیر ارایه داد :

 

 

كه در آن r شعاع شوارتس شیلد و c سرعت نور میباشد . سیاه چاله ها مثل گرداب عمل می‌كنند . هر جرم یا انرژی كه به یك سیاه چاله نزدیك شود ، در داخل فاصله معینی كه افق رویداد آن خوانده می‌شود ، به طور مقاومت ناپذیری به درون سیاه چاله كشیده میشود . سیاه چاله ماده را به سمت خود می‌كشد و منقبض می‌كند ، تا آنكه ماده به كلی تجزیه و جز پیكره سیاه چاله شود .

نوری كه از اطراف یك سیاه چاله عبور می‌كند ، اگر به افق رویداد نرسد ، روی مسیری منحنی شكل از كنار آن می‌گذرد . اگر به افق رویداد برسد ، در سیاه چاله سقوط می‌كند و سیاه چاله را سیاه و بنابراین نامریی می‌كند .

 

 

موج یا امواج گرانشی :

گرانش یكی از چهار نیروی اساسی طبیعت فرض میشود كه ماهیت عمل آن نظیر سایر نیروهاست ، با این تفاوت كه بسیار ضعیف تر از آنهاست .  نخستین نیرویی كه به طور جدی مورد توجه قرار گرفت گرانش است . طبق قانون جهانی گرانش كه نیوتن كاشف آن است ، هرگاه دو جسم در فاصله‌ای از یكدیگر قرار گیرند ، نیرویی بر هم وارد می‌كنند كه با حاصل ضرب جرم دو جسم متناسب و با مجذور فاصله نسبت عكس دارد . این نیرو خاصیت ذاتی ماده است و تجربه نشان داده مستقل از خواص فیزیكی ، شیمیایی و محیطی همواره اعمال می‌گردد . برد این نیرو بینهایت است .  بسیاری از فیزیكدانان از جمله فارادی و پلانك اعتقاد داشتند كه نیروهای گرانشی و الكترومغناطیسی تشابه بسیار زیادی به یكدیگر دارند و احتمالاً رابطه مشابهی نظیر آنچه كه بین نیروهای الكتریكی و مغناطیسی وجود دارد ، بین گرانش و نیروی الكترومغناطیسی نیز وجود دارد . آلبرت انیشتین نیز تلاش بسیار كرد كه این دو نیرو را در یك نیروی اولیه خلاصه كند ، اما موفق نشد . البته در زمان انیشتین نیروهای مهم و مطرح همین دو نیروی گرانشی و الكترومغناطیسی بود . 

نظریه نسبیت عام كه گرانش را به منزله انحنای فضا - زمان چهار بعدی مطرح می كند ، انواعی از پدیده‌های غیر عادی را پیش بینی می كند . بنابر نسبیت عام هر جسمی كه جرم داشته باشد موجب می‌گردد كه فضای اطراف آن خمیده شود . هر زمان كه این جسم حركت كند ، این انحنا با صورت بندی جدید ماده ، متناسب می گردد . این تنظیم فضا - زمان با وضعیت متغیر مكانی ماده موجب می شود كه امواج گرانشی با سرعت نور در فضا منتشر شود . در نتیجه هر جسم متحركی از خود تشعشعات گرانشی منتشر می كند .

امواج گرانشی نسبت به سایر نیروها فوق‌العاده ضعیف است . برای مشاهده ضعیف بودن امواج گرانشی نسبت به امواج الكترومغناطیسی كافیست قانون گرانش و قانون كولن را برای دو الكترون بكار برید . خواهید دید كه امواج الكترومغناطیسی تقریباً ده بتوان چهل مرتبه از امواج گرانشی قوی تر است .

وقتی امواج الكترومغناطیسی به ماده برخورد می كنند ، فقط ذرات باردار را تكان می دهند . ولی امواج گرانشی موجب میشوند كه تمام ذرات ماده تحت تاثیر قرار گیرند . همچنین به دلیل آنكه امواج الكترومغناطیسی بسیار قوی تر از امواج گرانشی است ( تقریباً ده بتوان چهل بار ) هنگام عبور امواج به همین نسبت نیز ذراتی كه در مسیر آنها هستند تحت تاثیر قرار می گیرند .

در دهه 1960 ژوزف وبر از دانشگاه مریلند ترتیبی داد تا امواج گرانشی را آشكار سازد . آنتنی كه وبر برای آشكار ساختن امواج گرانشی ساخت استوانه‌ای آلومینیمی بود به قطر 60 سانتیمتر و طول 1.5 متر كه وزن آن بیش از یك تن بود . این استوانه توسط سیمی كه در وسط آن به دور استوانه پیچیده شده بود در یك محفظه خلا به طور معلق قرار داشت . همچنین این محفظه به وسیله سیستمی از كمك فنرها از جهان خارج جدا شده بود . وقتی یك موج گرانشی از درون استوانه عبور میكرد فشارهایی به وجود می آورد . وبر برای آشكار كردن نوسانات حاصل ، تعدادی كریستال پیزوالكتریك بر روی سطح استوانه نصب كرد . این كریستالها نوسانات را به جریان‌های الكتریكی ضعیفی مبدل می كنند . سپس این جریان‌ها تقویت و ثبت می شوند . یك چنین استوانه آلومینیمی به دلیل وجود تاثیرات گرمایی همواره در حال نوسان خواهد بود . برای غلبه بر این مشكل صافیهایی الكترونیكی در سیستم نصب شده تا تمام نوسانات را به استثنای بزرگترین آنها حذف كند . علاوه بر این وبر دو عدد از این آنتن‌ها را یكی در دانشگاه مریلند در نزدیكی واشنگتن و دیگری را در آزمایشگاه ملی ارگون خارج از شیكاگو نصب كرد . این دو آنتن بوسیله خطوط تلفن به نحوی به هم وصل بودند كه نوسانات بزرگ آنی كه در هر دو ایستگاه رخ می داد ، به سرعت ثبت می كردند . در سال 1969 وبر با اعلام این خبر كه امواج گرانشی را به طور موفقیت آمیزی آشكار كرده فیزیكدانان را متحیر كرد . هر روزه حداقل یك نوسان بزرگ ثبت می شد و نشان می داد كه یك موج گرانشی به زمین برخورد می كند . با این وجود بسیاری از دانشمندان نسبت به درستی نتایج آزمایش وبر مشكوك هستند . هرچند كه هیچ كس نتوانسته نشان دهد كه كدام قسمت از نتایج آزمایش وبر نادرست است .

نحوه عملكرد امواج گرانشی بر ذرات باردار و بدون بار چنین بنظر میرسد : زمانیكه یك موج گرانشی از یك جسم عبور میكند ، ممكن است جهت نوسان ذرات عمود بر جهت انتشار موج گرانشی باشد ، ولی در این حالت ذرات نسبت به یكدیگر حركت نسبی دارند و ذرات بطور یكسان و یكپارچه و باهم ارتعاش نمی كنند .  بطور مثال اگر امواج گرانشی از یك لوله استوانه‌ای عبور كنند و ما سطح مقطع دایره‌ای آنرا ناظر باشیم ، مشاهده خواهیم كرد كه ذرات سمت چپ و راست از مركز دایره دور میشوند و در همان لحظه ذرات بالا و پائین به مركز دایره نزدیك میشوند و لحظه‌ای بعد ، این وضعیت بر عكس میشود . نمونه كیهانی این تحولات گرانشی ، لحظه انفجار ستارگان بسیار عظیم است كه جرمشان هزاران مرتبه از خورشید ما بزرگتر است و امواج گرانشی حاصل از انفجار ، بهنگام عبور از منظومه شمسی ، موجب نوسان ماه و زمین به عقب و جلو میشوند .

 


اشكالات امواج گرانشی در نسبیت عام :

1- همچنانكه می دانیم در نسبیت عام ، گرانش اثر هندسی ماده بر فضای اطرافش میباشد و آنرا انحنای فضا - زمان می نامند كه كمیتی پیوسته است . با حركت جسم میزان انحنای فضا - زمان نیز تغییر می كند . اگر فرض كنیم كه امواج گرانشی نیز كمیتی پیوسته است آنگاه با مكانیك كوانتوم ناسازگار خواهد بود . یعنی از چهار نیروی اساسی سه تای آنها كوانتومی و یكی پیوسته است . اگر فرض كنیم كه امواج گرانشی نیز كوانتومی است كه در این صورت فضا - زمان با امواج گرانشی كه نسبیت خود بانی است ناسازگار خواهد بود .

 

"‌ اخترشناسان به تازگی از پیشرفت‌های رصدی و نظری درباره فاجعه بارترین واقعه در عالم ، پس از مهبانگ ، خبر دادند یعنی :

ادغام سیاهچاله های ابر پر جرم . این برخوردهای عظیم باید در مدت كوتاهی ، 23^10 برابر خورشید انرژی آزاد كنند ، كه همه این انرژی به شكل امواج نامریی گرانشی است ؛ امواجی در انحنای فضا ـ  زمان كه در نسبیت عام انیشتین هم پیش بینی شده ، اما هنوز بطور قطع شناخته نشده‌اند .

اخترشناسان سالهاست كه میدانند ابر سیاهچاله ها ، با جرمی معادل چند میلیون تا چند میلیارد برابر جرم خورشید ، در مركز كهكشانهای بزرگ مخفی شده‌اند . این هیولاها به تحول كهكشانها نظم می بخشند . وقتی دو كهكشان با هم ادغام می شوند ، سیاهچاله های ابر پر جرم باید در عرض چند صد میلیون سال در مداری به گرد هم قفل شوند .

این جفت چرخان به دور هم ، ستاره های نزدیك را پراكنده می كنند . به این فرآیند كه آنها را نزدیكتر به هم می كشاند ، اصطكاك دینامیكی می گویند . اگر این دو به فاصله یك هزارم سال نوری از هم برسند آنچنان با حركت خود ساختار فضا ـ  زمان را در هم می پیچند كه با گسیل امواج گرانشی و از دست رفتن انرژی ، مطابق اصل بقای تكانه انرژی ، امواج گرانشی قدرتمندی را ساطع می كنند . مدارهایشان جمع تر می شود و سرانجام آنقدر به دور هم می گردند تا تبدیل به یك سیاهچاله شوند . اما چنین رخدادی چقدر معمول است ؟

اخترشناسان ، برای یافتن پاسخ این پرسش ، باید سیاهچاله های دوتایی با جدایی كم را پیدا كنند . اخترشناسان دانشگاه نیومكزیكو در گزارش اخیر خود خبر كشف احتمالی به هم چسبیده ترین جفت سیاهچاله ها را اعلام كردند . این دو سیاهچاله ، دو منبع رادیویی درخشان در نزدیكی مركز كهكشان 0402+379 در صورت فلكی برساوش اند .

اخترشناسان با استفاده از آرایه با خط مبنای بسیار بلند (VLBA) ـ  شبكه‌ای از 10 تلسكوپ رادیویی كه در خطی به طول 8000 كیلومتر از هاوایی تا شرقی ترین جزایر دریایی كارایب گسترده‌اند ، جدایی زاویه‌ای این زوج را فقط 6.9 میلی ثانیه قوس بدست آوردند ، كه با توجه به فاصله 750 میلیون سال نوری این جفت از ما ، فاصله آن دو از هم 24 سال نوری به دست می‌آید . این عدد 100 بار كمتر از جدایی بین جفت سیاهچاله هایی است كه پیش از این كشف شده بود .

طیفهایی با تفكیك كم كه به كمك تلسكوپ هابی ـ ابرلی در تگزاس گرفته شده است كه گردش آنها به دور هم را نشان می دهد و جرم مجموعشان را دست كم 150 میلیون برابر جرم خورشید به دست می دهد . احتمالا ً دوره گردش آنها به دور هم 150 هزار سال طول می كشد تا آن دو در هم ادغام شوند .

ممكن است جدایی بین دو سیاهچاله بیشتر از این باشد ، اگر یكی از آنها بسیار جلوتر از دیگری ، نسبت به زمین باشد و از دید ما كنار هم بنظر برسند ؛ كه البته احتمالش بسیار كم است . براساس بررسی های نظری وقتی كهكشانها ادغام می شوند ، اصطكاك دینامیكی به سرعت دو سیاهچاله را به هم نزدیك می كند تا فاصله شان به 30 سال نوری برسد . سپس مهاجرت بسوی هم كند می شود ، پیش از این كه برهمكنش با گاز ، دسته‌ای ستاره ، یا سیاهچاله سومی سبب ادغام دو ابرسیاهچاله شود .

فیزیكدانان همچنین مایل اند ردپای امواج گرانشی را در انحنای فضا ـ  زمان شناسایی كنند ؛ آثاری كه حاصل ادغام سیاهچاله های غول پیكرند . مطابق نسبیت عام انیشتین انحنای فضا در اطراف جرم شكل می گیرد و جرم زیاد و بی اندازه چگال سیاهچاله انحنای فوق‌العاده‌ای را در فضا ـ زمان ایجاد می كند و با حركت دو سیاهچاله به دور هم خمیدگی فضا ـ زمان نیز جابجا می شود و موجی از انحنای فضا ـ زمان را منتشر می كند كه موج گرانشی نام دارد . اخترشناسان مركز پرواز های فضایی گادرد ناسا در گزارشی اعلام كردند كه شبیه سازی های سه بعدی ابر رایانه ها نشان می دهد در جریان فرایند ادغام ، امواج به سوی بیرون حركت می كنند . آنها معادلات انیشتین را به زبان رایانه ترجمه كردند . شبیه سازی مشخص كرد كه اگر سیاهچاله های ابر پر جرم در هر كهكشان در فاصله چند میلیارد سال نوری از زمین با هم ادغام  شوند ، آشكارسازهای امواج گرانشی باید به دنبال چه نشانه‌هایی بگردند . چندین شبیه سازی انجام شده و حالا دانشمندان مطمئن اند كه شبیه سازی‌ها بیشترین شباهت را با واقعیت دارند . آنها دریافتند كه 4 درصد جرم سیاهچاله ها به امواج گرانشی تبدیل می شود . بسامد و شدت امواج با نزدیكتر شدن سیاهچاله ها به هم افزایش می یابد .

هر موجود میكروسكوپی در فاصله چند واحد نجومی از این رخداد به سبب امواج گرانشی تكه تكه خواهد شد . اما زمانی كه این امواج میلیون‌ها یا میلیارد‌ها سال نوری سفر كنند و به زمین برسند ، اثر كشیده شدن یا فشرده شدن حاصل از عبور موج گرانشی بر موجودات زمین بسیار كمتر از اندازه هسته یك اتم است . به سبب بسامد كم و ضعیف بودن این امواج ، دانشمندان برای آشكار ساختن آنها به آرایه‌ای از فضاپیماها نیاز دارند . ناسا و اسا در حال تدارك این ماموریت اند ؛ آنتن فضایی تداخل سنجی لیزری (لیزا) . البته لیزا هم یكی از ماموریتهای ناسا در فهرست ابهام است زیرا كاهش بودجه ناسا بسیاری از ماموریتهای آینده را لغو كرده است .    

 

 منبع : مجله نجوم  160  ــ  شماره دهم تیرماه 1385

 http://www.nojum.ir    "

 

 

" آشكار سازهایی كه امروزه برای جستجوی امواج گرانشی به كار می روند ، گرچه تلسكوپ امواج گرانشی نیز نام دارند اما در عمل هیچ شباهتی به تلسكوپ نوری ندارند .
اساس كار این آشكار سازها ، پدیده‌ای به نام تداخل سنج است . در این روش دو باریكه  هم فاز نور در دو مسیر عمود بر هم حركت می كنند ، در انتهای مسیرها بازتابنده‌ای قرار دارد كه نور را به مبداء باز می تاباند .
دو باریكه نور وارد یك تلسكوپ می شوند و یك طرح تداخلی می سازند . در آنجا میتوان فهمید كه در طول مسیر آیا اتفاقی برای یكی از پرتوها روی داده است یا خیر ؟
اگر پدیده‌ای باعث تغییر یكی از باریكه‌ها شود آنگاه دو پرتو با هم اختلاف فاز پیدا می كنند و وقتی با یكدیگر تركیب شوند طرح تداخلی آنها تغییر خواهد كرد و دیگر همان شكل قبلی را نخواهد داشت . با مشاهده این تغییر می توان فهمید كه چه اتفاقی افتاده است . اگر این پدیده موج گرانشی باشد ، موج گرانشی در راستای عمود بر انتشار خود ، فضا - زمان را دچار تغییر خواهد كرد .
به عبارتی مسیر نور در اثر عبور موج گرانشی تغییر می كند . فرض كنیم در راستای یكی از بازوها عبور می كند ، طبق خاصیت موج گرانشی ، طول بازو برای مسیر نور تغییر می كند . درست مثل وقتی كه نور در هوا وارد آب یا شیشه می شود و سرعت آن تغییر می كند . بنابراین نور در مدت زمان متفاوتی این مسیر را طی می كند و به همین دلیل نسبت به حالات قبل اختلاف فاز پیدا می كند . اختلاف فاز این پرتو موجب می شود كه دیگر پرتوها یكدیگر را خنثی نكنند و در نتیجه یك جرقه را لحظه‌ای با شكل خاص مشاهده می كنیم . پس مشاهده یك درخش نمایانگر عبور موج گرانشی است اما ممكن است عوامل دیگری مثل زمین لرزه باعث ایجاد چنین تغییراتی شود . به همین خاطر در مجاورت یكی از آشكارسازها ، آشكارساز كوچكتری با همین خصوصیات ولی با طول بازوی 2 كیلومتر ساخته می شود . اگر موج گرانشی عبور كند ، اثر آن بر آشكارساز كوچك ، نصف آشكارساز بزرگ است . از جمله آشكار سازهای روی زمین آشكار ساز لیگو است .
لیگو با وجود آنكه در حال حاضر بزرگترین آشكار ساز امواج گرانشی روی زمین است ولی مشكلات و محدودیت‌های بزرگ نیز دارد كه مهمترین آنها حساسیت نسبتاً پایین به امواج گرانشی است . لیگو می تواند منظومه دوتایی ستاره‌های نوترونی را تنها در چند صدم ثانیه‌ای كه این دو با هم برخورد می كنند آشكار كند . در چنین لحظه‌ای امواج گرانشی در حوالی منظومه بسیار قوی است .
یك راه دیگر برای آگاهی از امواج گرانشی و آنچه در پیرامون ما در فضا اتفاق می افتد شبیه سازی رایانه‌ای است . در این كار وضعیت فیزیكی خاصی را در نظر می گیرند و با كمك معادلات توصیف كننده آن وضعیت ، رفتار بعدی آن را شبیه سازی می كنند ، هر چند كه معادلات ریاضی بسیار پیچیده‌ای دارند . بررسی امواج اجرام مختلف به ما كمك می كند تا اطلاعات بیشتری در مورد ساختار آنها كسب كنیم . با مشاهده انفجار یك ابر نو اختر می توان سرعت امواج الكترومغناطیس و سرعت موج گرانشی را مقایسه كرد . دریافت موج گرانشی از یك ستاره نوترونی می تواند اطلاعات دقیق تری در مورد شعاع و جرم آنها به ما دهد .
طرحی به نام لیزا Lisa در دست است كه از سه ماهواره تشكیل شده در فضا به شكل یك مثلث متساوی‌الاضلاع با طول هر ضلع 5 كیلومتر قرار دارد . ماهواره‌های لیزا در فاصله 50 میلیون كیلومتری زمین به دور خورشید قرار خواهند گرفت . یكی از ماهواره‌ها ، هم به صورت منبع تابنده لیزر و هم به صورت دریافت كننده پرتوهای بازتابنده عمل می كند و دو ماهواره دیگر در نقش بازتابنده ( از قطعات مكعبی شكل ساخته شده است ) استفاده می كنند كه آزادانه در فضای درون ماهواره حركت می كند ................

http://hamidoroud.blogfa.com/post-38.aspx   "

 

2- اگر سرعت امواج گرانشی برابر سرعت نور باشد ؛ این امواج نمی‌توانند از افق رویداد یا شعاع شوارتس شیلد اجرام نوترونی فرار و به طرف پیرامون منتشر و حتی آشكار شوند ، برای اینكه طبق نظریات جدید ، میدان گرانش هر جسمی تشكیل شده است از امواج گرانشی خود آن جسم كه مربوط به ذرات زیر كوانتومی فرضی به نام گراویتون میشود و علت آن این است كه اتم‌ها ساكن نبوده بلكه با نوسانات زیادی در حال جنبش هستند كه مسلما امواج گرانشی تولید خواهند كرد ، یعنی چیزی شبیه امواج الكترومغناطیسی پیرامون اجسام باردار یا مواد باریونی كه مربوط به ذراتی به نام فوتون میشود . در صورت درست بودن نظریات فعلی هیچ میدان گرانشی نمی‌تواند پیرامون سیاهچاله ها پدیدار شود و این در حالی است كه میدان گرانش قوی پیرامون اجرام نوترونی شناسایی شده است . و باید گفت كه این امواج گرانشی در برهمكنش سیاهچاله ها با یكدیگر در یك سیستم ( منظومه ) دوتایی شناسایی و ردیابی شده و جالب است كه این پدیده شناخته شده یكی از شواهد اثبات نظریه نسبیت تلقی میشود . اگر طبق نظریات مكانیك كوانتومی ذره زیر كوانتومی وجود داشته باشد و آن حامل نیروی گرانش باشد ، سرعت این ذرات میبایست به مراتب بیشتر از سرعت نور یا فوتونها باشد تا بتوانند خارج از افق روی داد یك سیاه چاله گسترش و انتشار یابند .

 

امروزه سرنخ‌هایی از این سرعت‌های بسیار بالا بدست آمده است :

 

" سرعت نور شكسته شد

محققان دانشگاهی در سوئیس سیگنالی را ردیابی كردند كه سرعتی بالاتر از سرعت نور دارد . به گزارش خبرگزاری مهر ، محققان دانشگاه ژنو در سوئیس موفق به كشف سیگنالی شدند كه سرعت حركت آن از سرعت نور بیشتر است . در دنیای خارق‌العاده كوانتوم و مكانیك كوانتومی ، پدیده‌ای به نام درگیری ذرات با یكدیگر وجود دارد به این معنی كه اگر دو ذره كه به شدت با هم در ارتباطند را از یكدیگر جدا كرده و در فاصله طولانی از هم نگه داریم ، علی رغم فاصله‌ای كه بین آنها وجود دارد ، در صورت بروز تغییر در یكی از ذره‌ها دیگری نیز دچار تغییر خواهد شد . این پدیده توسط دكتر دانیل سالارت و همكارانش در دانشگاه ژنو مورد بررسی قرار گرفت . وی دو فوتون نور مرتبط و درگیر به هم را در آزمایشگاه به فاصله 18 كیلومتر از یكدیگر دور كرد و با بررسی خصوصیات هر یك از آنها دریافت كه با تغییر در هر كدام دیگری نیز متحول می شود . وی این آزمایش را بر روی جفتهای زیادی از فوتونها انجام داد كه نتایج به دست آمده مشابه نتیجه اولیه بود . با مشاهده این نتایج محققان به این نتیجه رسیدند كه بین این دو ذره سیگنالی در حال حركت است كه خصوصیات یكی را به دیگری منتقل می كند . بر اساس گزارش  NewScientist، محققان بر این باورند كه این سیگنال باید سرعتی 10000 بار بیشتر از سرعت نور داشته باشد تا بتواند خصوصیت یك فوتون را به دیگری منتقل كند .

نظریه دیگری كه این تیم ارائه داد مبنی بر این است كه سنجش خصوصیات یك فوتون به سرعت بر روی فوتونهای دیگر نیز تاثیر می گذارد .

http://www.mehrnews.ir/NewsPrint.aspx?NewsID=732981 "

 

البته لازم به ذكر است كه سرعت محاسبه شده جدید میبایست  15707 برابر سرعت نور باشد زیرا همانطور كه میدانیم محیط دایره تقریبا 3.14 برابر قطر آن است و چون امواج الكترومغناطیسی به صورت كره در فضا گسترش می‌یابند این ارتباط مابین دو فوتون میبایست از طریق محیط دایره‌ای شكل برقرار شود و نه از طرق قطر دایره یا همان خط مستقیم :

 

 

در رسم فوق مارپیچ طلایی دوران میدان الكتریكی موج الكترومغناطیس ، A منبع موج الكترومغناطیس ، B و C مكان حضور دو فوتون با فاصله 18 كیلومتر و منحنی یا كمان ADC برابر 28.27 كیلومتر میباشد كه انتقال اطلاعات میبایست از این طریق انجام شود كه سرعت میبایست 1.57 برابر بیشتر شود .

اگر سرعت برقراری ( تشكیل ) و یا انفصال میادین گرانشی و همچنین انتشار امواج گرانشی معادل و برابر سرعت نور باشد ، این میادین و امواج در پیرامون یك سیاه چاله تقریبا به شكل زیر خواهد بود :

 

 

دایره قرمز رنگ شعاع شوارتس شیلد و منحنی‌های مشكی رنگ بیانگر انحنای فضا - زمان نظریه نسبیت یعنی مسیر برگشت امواج الكترومغناطیسی و گرانشی به طرف داخل را نشان می‌دهد كه در كل وضعیت ناهنجاری را برای یك جرم نوترونی به ارمغان خواهد داشت .  در این وضعیت ناهنجار تمام نیروهای گرانشی یا انرژی امواج گرانشی و ... در مركز جرم نوترونی متمركز میشوند كه در این صورت ، اجرام نوترونی خیلی زود میبایست منفجر شوند كه در واقع چنین نیستند ! انفجار آنها تابع شرایط خاص خود است كه در روز قیامت به وقوع خواهد پیوست ! در حقیقت سرعت برقراری ( تشكیل ) و یا انفصال میادین گرانشی و همچنین انتشار امواج گرانشی خیلی بیشتر از سرعت نور ( امواج الكترومغناطیس ) است ، این میادین یا امواج گرانشی و بهتر است بگوییم كه دوران میادین گرانشی پیرامون یك جرم نوترونی به شكل زیر خواهد بود :

 

 

یعنی همان اسپیرال لگاریتمی معروف ( مارپیچ طلایی فیبوناچی ) !

توضیحات بیشتر در مورد شكل اول اینچنین است كه طبق نظریه نسبیت ، گرانش تغییر شكل هندسی فضای پیرامون جرم یا جسم و یا همان انحنای فضا - زمان است و چون مسیر حركت نور تابعی از همبافته فضا - زمان است ، پس نور در هنگام گذر از پیرامون اجرام خمیده میشود و مسیر مستقیم پرتو نور به منحنی تبدیل میشود . حال پرتو نوری را فرض كنید كه با سرعت اولیه سعی دارد از میدان گرانش یك سیاه چاله فرار كند ، سرعت این پرتو نور در جوار شعاع شوارتس شیلد صفر شده و مجبور است به طرف مركز سیاه چاله سقوط كند یعنی شكل زیر :

 

 

مارپیچ آبی مسیر رفت و مارپیچ بنفش مسیر برگشت موج الكترومغناطیس را نشان می‌دهد . ولی امواج گرانشی چنین نیستند ، سرعت آنها خیلی بیشتر از سرعت نور است و توان فرار را دارند منتها در هنگام فرار تاب خورده و تحت تاثیر گرانش در هم تنیده میشوند و همانند یك اسپیرال لگاریتمی منتشر خواهند شد . پس هرچه قدر جرم و یا سرعت زاویه‌ای سیاه‌چاله بیشتر شود فركانس و یا بسامد امواج گرانشی افزایش خواهد یافت و برعكس . پس در آینده میتوان با شناسایی امواج رادیویی و گرانشی اجرام نوترونی و مقایسه آنها با یكدیگر به اطلاعات مفیدی دست یافت كه اشاره به خصوصیات فیزیكی جرم نوترونی خواهد داشت .

 

 

حد جرم نوترونی برای گریز امواج گرانشی :

اینك ما میتوانیم متریك گرانشی اطراف یك سیاه چاله را محاسبه و بدست آوریم . برای این منظور میبایست سرعت فرار را برابر سرعت نور بتوان 2 در نظر بگیریم برای اینكه در مبحث  قیامت در پیش است ( انقلاب دوم ستارگان نوترونی )  عنوان شد كه :

 

سرعت انتشار تك موج گرانشی :

به نام خداوندِ رحم كنندهِ ( بخشنده ، گذشت كننده )  مهربان ( با شفقت ، با عاطفه )

سوال كرد سوال كننده به عذابی واقع شدنی ( روی دادنی ) 1

[بداند] برای كافران [است كه] نیست برایش دفع كننده‌ای 2

از [جانب] خداوند دارای بالابرها ( بالا برنده‌ها ) 3

بالا میرود ملائكه و روح به سویش در روزی [كه] باشد مقدارش پنجاه هزار سالی 4

............... سوره معارج

 

ما همواره باید بدانیم كه سرعت حركت موج به دو عامل كلی بستگی دارد  1 - محیط انتشار موج  2 - جنس و ماهیت خود موج . نور از جنش امواج الكترومغناطیس است ولی گرانش از نوع موج گرانشی ، اگر ما فضا را برای هر دو موج یكسان در نظر بگیریم ، آیا ماهیت این دو موج یكی است ؟ هر چند كه مبدا و منشا واحدی داشته باشند ! متاسفانه بشر فعلا توانایی تولید امواج گرانشی را ندارد كه سرعت آن را اندازه گیری كند ولی به احتمال زیاد سرعت امواج گرانشی خیلی خیلی ..... بیشتر از سرعت نور است ، این موج در عرض 50 هزار سال قمری فاصله 13 میلیارد سال نوری را طی می‌كند ، یعنی سرعتی نزدیك به 270 هزار برابر سرعت نور و البته این به فركانس موج گرانشی نیز مربوط میشود . اگر ابعاد كیهان 14.547.900.000 سال نوری باشد این موج در عرض 48.493 سال شمسی آن را می‌پیماید و همه چیز مقابل خود را منهدم می‌كند ، پس میتوان با این شرایط سرعت آن را 300.000 برابر سرعت نور تخمین زد یعنی سرعت تك موج گرانشی برابر سرعت امواج الكترومغناطیسی به توان دو است ، یعنی سرعت موج گرانشی برابر C² می‌باشد . برای این محاسبه از فرمول كلاسیك سرعت فرار استفاده می‌كنیم :

 

 

 

R متریك گرانشی اطراف یك سیاه چاله و M جرم آن میباشد . اینك با دانستن فرمول حجم كره و جرم حجمی نوترون متراكم ، میتوانیم حد جرم سیاه چاله و متریك گرانشی آن را محاسبه كنیم . برای این منظور از دستگاه معادلات ( دو معادله دو مجهول ) استفاده می‌كنیم .

 

 

 

 

این اعداد به چه معنی است ؟

اگر حد جرم نوترونی ( سیاه چاله ) بدست آمده را تقسیم بر جرم خورشید (  30^10*1.99  ) كنیم ، عدد  26^10*1.16 بدست می‌آید . طبق رصدهای انجام شده چنین برآورد میشود كه در كیهان تقریبا 100 میلیارد كهكشان وجود دارد و به طور متوسط هر كدام حاوی 100 میلیارد ستاره است . یعنی كیهان حاوی 22^10 ستاره است كه اگر تمام اینها به علاوه سایر اجرام سماوی و مواد باریونی ، تشكیل جرم نوترونی ( سیاه چاله‌ای ) را دهند كه مسلما شعاع آن كمتر از متریك گرانشی بدست آمده خواهد بود ، و هرگز نمیتواند جلوی فرار و انتشار امواج پرقدرت و پر نفوذ گرانشی را بگیرد ، یعنی هیچ مانعی جلودار امواج و میادین گرانشی نخواهد بود .