موجات الجاذبية هي تموّجات تنقل الطاقة من خلال الكون، تنبأ بها ألبرت أينشتاين عام 1916 كنتيجة للنظرية النسبية العامة. وبالرغم من وجود أدلة عرضية دعمت وجودها، لم يتمكن العلماء من اكتشافها مباشرةً من قبل. وذلك بسبب أنها غاية في الصغر – أصغر مليون مرة من الذرة. إنها كموجات صغيرة داخل بحيرة – من بعيد ترى البحيرة صافية، ولكن إذا اقتربت ودققت النظر ترى التفاصيل.
المثير للاهتمام على وجهٍ خاص هي موجات الجاذبية البدائية، تلك التي تكوّنت في اللحظات الأولى من ميلاد الكون، فهي تحمل معلومات غاية في الأهمية عن الإنفجار العظيم.
ما هي النسبية العامة؟
في عام 1916، اكتشف ألبرت أينشتاين وسيلة رياضية لشرح الجاذبية. وأطلق عليها النظرية العامة للنسبية – والتي كانت تصف الزمان والمكان معًا.
المادة والطاقة تشوهان الزمكان، مثل تأثير الوزن الزائد على الفراش أو المرتبة. هذا التشويه يخلق قوة الجاذبية. موجات الجاذبيّة هي تموّجات في الزمكان (بدلاً من الفراش العادي، فكر في فراش على الماء).
الأمر كله لا يقتصر على رياضيات. تخبرنا النسبية العامة كيف تؤثر الجاذبية على الومن، فينبغي على وسائل الملاحة الفضائية أن تأخذ ذلك بعين الاعتبار قبل أن تُطلعك على مكانك.
ما أهمية هذا الاكتشاف؟
ترجع أهمية أكتشاف العلماء بجامعة هارفورد لموجات الجاذبية إلي سببين رئيسيين. الأول، أنه يفتح المجال أمام العلماء طرق جديدة كليًا لدراسة الكون، حيث ستسمح لهم باستنتاج العمليات التي تسببت في إنتاج هذه الموجات. ثانياً، إنها بمثابة إثبات لفرضية تُعرف بـ “التضخم الكوني”، حيث يمكن أن تُستخدم لتوفير معلومات عن أصل الكون، والمعروفة باسم الإنفجار العظيم.
كيف يمكن الكشف عن موجات الجاذبية؟
تيليسكوب في القطب الجنوبي يُدعى “باسيب”، ظل يبحث عن أدلة على وجود موجات الجاذبية عن طريق الكشف عن خصائص معيّنة في إشعاع الخلفية الميكروي الكونية-الناتج عن الإنفجار العظيم- والتي تحتاج إلى مهارة للكشف عنها. تمّ اكتشاف هذا الإشعاع بواسطة علماء أمريكيين في عام 1964 باستخدام تيليسكوب راديوي وأطلق عليها “صدى” الإنفجار العظيم. قام تيليسكوب (بايسب) بقياس الاستقطاب على النطاق الكبير للموجات الميكروية. موجات الجاذبية البدائية فقط يمكنها الاستدلال على هذا النمط من الموجات، وفقط عندما يتم تضخيمها بواسطة التضخم الكوني.
ما هو التضخم الكوني؟
نظرية الإنفجار العظيم اِقتُرحت في البداية من الكاهن والفيزيائي البلجيكي جورج لوميتر، وأطلق عليها “اليوم بلا أمس”، لأنها اللحظة التي تولّد فيها الزمان والمكان.
لكن نظرية الإنفجار العظيم لا تتناسب مع كل رصد علماء الفلك. حيث توزيع المادة في الفضاء منتظم –مرتب- جداً على أن يكون صدر من الإنفجار العظيم. لذا في السبعينات من القرن الماضي، اقترح علماء الكونيات توسّع مفاجئ في الكون وسُمي “التّضخم الكوني”، وحدث ذلك في الأجزاء الاولى من الثانية بعد الإنفجار العظيم. ولكن تأكيد هذه الفكرة يحتاج إلى أدلة صعبة التحصيل. التضخم الكوني هو الوحيد القادر على تضخيم إشارات الموجات الجاذيبية الأولية كفاية ليتم اكتشافها. فإذا تم رصد الموجات الجاذبية، فلابد أنّ التضخم الكوني قد حدث.
ماذا بعد؟ هل يحزم علماء الكونيات أغراضهم ويذهبوا إلى بيوتهم؟
بالطبع لا. الآن يبدأ العمل حقًا. عَرف أينشتاين أن نظريته النسبية العامة لا تتماشى مع نظرية ميكانيكا الكم. فبينما النظرية النسبية العامة تتكلم عن الجاذيبية والكون ككل، تتجه ميكانيكا الكم إلي تفسير خصائص الجزيئات الصغيرة وبقية قوى الطبيعة، والقوى النووية القوية والضعيفة، والقوى الكهرومغناطيسية. وعلى الرغم من الجهود المستمرة قرابة القرن، لم يستطع علماء الفيزياء تفسير كيف تعمل هاتان النظريتان معاً. لكن، الموجات الجاذيبية الأولية تولدت عندما كانت الجاذيبية والكون يعملان في نطاق ميكانيكا الكم (الجزيئات وبقية قوى الطبيعة). الآن فنحن نأمل أن هذا الأكتشاف والتفسيرات اللاحقة له تُخبرنا كيفية التفاعل بين النظرية النسبية وميكانيكا الكم. فلو تم ذلك، سيقودنا هذا الاكتشاف إلي نظرية فيزيائية شاملة، تُسمى “نظرية كل شيء”.
