గ్రావిటేషనల్-వేవ్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్ (GWB): ప్రత్యక్ష గుర్తింపులో పురోగతి

గురుత్వాకర్షణ తరంగం 2015లో ఐన్‌స్టీన్ జనరల్ థియరీ ఆఫ్ రిలేటివిటీ ద్వారా ఒక శతాబ్దపు అంచనాల తర్వాత 1916లో మొదటిసారి నేరుగా కనుగొనబడింది. కానీ, నిరంతర, తక్కువ పౌనఃపున్యం గురుత్వాకర్షణ-వేవ్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్ (GWB) అంతటా ఉన్నట్లు భావించబడుతుంది విశ్వం ఇప్పటి వరకు నేరుగా గుర్తించలేదు. ఉత్తర అమెరికా నానోహెర్ట్జ్ అబ్జర్వేటరీ పరిశోధకులు గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు (NANOGrav) ఇటీవల 'గురుత్వాకర్షణ-తరంగ నేపథ్యం (GWB)' కావచ్చు తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌ను గుర్తించినట్లు నివేదించింది.   

1916లో ఐన్స్టీన్ ప్రతిపాదించిన సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం సూపర్నోవా లేదా విలీనం వంటి ప్రధాన విశ్వ సంఘటనలను అంచనా వేసింది. కృష్ణ బిలాలు ఉత్పత్తి చేయాలి గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు ద్వారా ప్రచారం యూనివర్స్. భూమి కళకళలాడాలి గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు అన్ని దిశల నుండి అన్ని సమయాలలో కానీ ఇవి గుర్తించబడవు ఎందుకంటే అవి భూమికి చేరే సమయానికి చాలా బలహీనంగా ఉంటాయి. 2015లో LIGO-Virgo బృందం గుర్తించడంలో విజయవంతమైనప్పుడు గురుత్వాకర్షణ అలలను ప్రత్యక్షంగా గుర్తించడానికి దాదాపు ఒక శతాబ్దం పట్టింది. గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు రెండు విలీనం కారణంగా ఉత్పత్తి చేయబడింది కృష్ణ బిలాలు భూమి నుండి 1.3 బిలియన్ కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో ఉంది ⁽¹⁾. దీని అర్థం 1.3 బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం జరిగిన విశ్వ సంఘటన గురించి కనుగొనబడిన అలలు సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటాయి.  

2015లో మొదటిసారి గుర్తించినప్పటి నుండి, మంచి సంఖ్యలో గురుత్వాకర్షణ అలలు ఇప్పటి వరకు నమోదు చేయబడ్డాయి. వాటిలో చాలా వరకు రెండు విలీనం కారణంగా ఉన్నాయి కృష్ణ బిలాలు, కొన్ని రెండు న్యూట్రాన్ నక్షత్రాల తాకిడి కారణంగా ఉన్నాయి ⁽²⁾. అన్నీ గుర్తించబడ్డాయి గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు ఇప్పటివరకు ఎపిసోడిక్, బైనరీ జంట కారణంగా ఏర్పడింది కృష్ణ బిలాలు లేదా న్యూట్రాన్ నక్షత్రాలు స్పైరలింగ్ మరియు విలీనం లేదా ఒకదానితో ఒకటి ఢీకొనడం ⁽³⁾ మరియు అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ, తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం (మిల్లీసెకన్ల పరిధిలో).   

అయినప్పటికీ, పెద్ద సంఖ్యలో మూలాల అవకాశం ఉన్నందున గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు లో విశ్వం అందువలన అనేక గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు అన్ని నలుమూలల నుండి కలిసి విశ్వం ఒక నేపథ్యం లేదా శబ్దాన్ని ఏర్పరుచుకుంటూ నిరంతరం భూమి గుండా వెళుతూ ఉండవచ్చు. ఇది నిరంతరంగా, యాదృచ్ఛికంగా మరియు తక్కువ పౌనఃపున్యం కలిగిన చిన్న తరంగంగా ఉండాలి. దానిలో కొంత భాగం బిగ్ బ్యాంగ్ నుండి కూడా ఉద్భవించి ఉండవచ్చని అంచనా వేయబడింది. పిలిచారు గురుత్వాకర్షణ-వేవ్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్ (GWB), ఇది ఇప్పటివరకు కనుగొనబడలేదు ⁽³⁾.  

కానీ మనం పురోగతి అంచున ఉండవచ్చు - ఉత్తర అమెరికా నానోహెర్ట్జ్ అబ్జర్వేటరీ పరిశోధకులు గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు (NANOGrav) తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్‌ని గుర్తించినట్లు నివేదించింది, అది 'గురుత్వాకర్షణ-తరంగ నేపథ్యం (GWB) ^(4,5,6).  

గుర్తించిన LIGO-కన్య బృందం వలె కాకుండా గురుత్వాకర్షణ తరంగం యొక్క వ్యక్తిగత జతల నుండి కృష్ణ బిలాలు, NANOGrav బృందం 'కలిపి' వంటి నిరంతర, శబ్దం కోసం చూసింది గురుత్వాకర్షణ తరంగం లెక్కలేనన్ని ద్వారా చాలా కాలం పాటు సృష్టించబడింది కృష్ణ బిలాలు లో విశ్వం. 'చాలా పొడవైన తరంగదైర్ఘ్యం'పై దృష్టి కేంద్రీకరించబడింది. గురుత్వాకర్షణ తరంగం 'గురుత్వాకర్షణ తరంగ స్పెక్ట్రం' యొక్క మరొక చివరలో.

కాంతి మరియు ఇతర విద్యుదయస్కాంత వికిరణాల వలె కాకుండా, గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను టెలిస్కోప్‌తో నేరుగా గమనించలేము.  

నానోగ్రావ్ బృందం ఎంచుకుంది మిల్లీసెకను దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వంతో చాలా వేగంగా తిరిగే పల్సర్‌లు (MSPలు). ఈ పల్సర్‌ల నుండి స్థిరమైన కాంతి నమూనా వస్తుంది, వీటిని గురుత్వాకర్షణ తరంగం ద్వారా మార్చాలి. భూమిపై సంకేతాల రాక సమయంలో పరస్పర సంబంధం ఉన్న మార్పుల కోసం అల్ట్రా-స్టేబుల్ మిల్లీసెకండ్ పల్సర్‌ల (MSP) సమిష్టిని గమనించడం మరియు పర్యవేక్షించడం దీని ఉద్దేశం "గెలాక్సీ-పరిమాణం" గురుత్వాకర్షణ-తరంగ డిటెక్టర్ మన స్వంతం గెలాక్సీ. అటువంటి 47 పల్సర్‌లను అధ్యయనం చేయడం ద్వారా బృందం పల్సర్ సమయ శ్రేణిని సృష్టించింది. అరేసిబో అబ్జర్వేటరీ మరియు గ్రీన్ బ్యాంక్ టెలిస్కోప్ ఉన్నాయి రేడియో కొలతలకు ఉపయోగించే టెలిస్కోప్‌లు.   

ఇప్పటివరకు పొందిన డేటా సెట్‌లో 47 MSPలు మరియు 12.5 సంవత్సరాలకు పైగా పరిశీలనలు ఉన్నాయి. దీని ఆధారంగా, GWB యొక్క ప్రత్యక్ష గుర్తింపును నిశ్చయాత్మకంగా నిరూపించడం సాధ్యం కాదు, అయితే గుర్తించబడిన తక్కువ పౌనఃపున్య సంకేతాలు దానిని సూచిస్తాయి. బహుశా, తదుపరి దశ శ్రేణిలో మరిన్ని పల్సర్‌లను చేర్చడం మరియు సున్నితత్వాన్ని పెంచడానికి వాటిని ఎక్కువ కాలం అధ్యయనం చేయడం.  

అధ్యయనం చేయడానికి విశ్వం, శాస్త్రవేత్తలు ప్రత్యేకంగా కాంతి, ఎక్స్-రే, వంటి విద్యుదయస్కాంత వికిరణాలపై ఆధారపడి ఉన్నారు. రేడియో తరంగం మొదలైనవి. విద్యుదయస్కాంత వికిరణంతో పూర్తిగా సంబంధం లేని కారణంగా, 2015లో గురుత్వాకర్షణను గుర్తించడం వల్ల ఖగోళ వస్తువులను అధ్యయనం చేయడానికి మరియు అర్థం చేసుకోవడానికి శాస్త్రవేత్తలకు కొత్త అవకాశం లభించింది. విశ్వం ముఖ్యంగా విద్యుదయస్కాంత ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు కనిపించని ఖగోళ సంఘటనలు. ఇంకా, విద్యుదయస్కాంత వికిరణం వలె కాకుండా, గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు పదార్థంతో సంకర్షణ చెందవు, అందువల్ల వాటి మూలం మరియు మూలం గురించి ఎటువంటి వక్రీకరణ లేకుండా సమాచారాన్ని మోసుకెళ్లడానికి వాస్తవంగా ఎటువంటి ఆటంకం లేకుండా ప్రయాణిస్తాయి.⁽³⁾

గ్రావిటేషనల్-వేవ్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్ (GWB) గుర్తింపు అవకాశాన్ని మరింత విస్తృతం చేస్తుంది. బిగ్ బ్యాంగ్ నుండి ఉత్పన్నమయ్యే తరంగాలను గుర్తించడం కూడా సాధ్యమవుతుంది, దీని మూలాన్ని అర్థం చేసుకోవడంలో మాకు సహాయపడుతుంది విశ్వం మెరుగైన మార్గంలో.

***

ప్రస్తావనలు:  

1. కాస్టెల్వెచి డి. మరియు విట్జ్ ఎ.,2016. ఐన్స్టీన్ యొక్క గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు చివరిగా కనుగొనబడ్డాయి. నేచర్ న్యూస్ 11 ఫిబ్రవరి 2016. DOI: https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361  

2. కాస్టెల్వెచి డి., 2020. విశ్వం గురించి 50 గురుత్వాకర్షణ-తరంగ సంఘటనలు ఏమి వెల్లడిస్తున్నాయి. నేచర్ న్యూస్ 30 అక్టోబర్ 2020న ప్రచురించబడింది. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0  

3. LIGO 2021. గురుత్వాకర్షణ తరంగాల మూలాలు మరియు రకాలు. ఆన్‌లైన్‌లో అందుబాటులో ఉంది https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources 12 జనవరి 2021న యాక్సెస్ చేయబడింది. 

4. NANOGrav సహకారం, 2021. NANOGrav తక్కువ-పౌనఃపున్య గురుత్వాకర్షణ తరంగ నేపథ్యం యొక్క సాధ్యమైన 'మొదటి సూచనలను' కనుగొంది. ఆన్‌లైన్‌లో అందుబాటులో ఉంది http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html 12 జనవరి 2021న యాక్సెస్ చేయబడింది 

5. నానోగ్రావ్ సహకారం 2021. ప్రెస్ బ్రీఫింగ్ – 12.5 సంవత్సరాల నానోగ్రావ్ డేటాలో గురుత్వాకర్షణ-తరంగ నేపథ్యం కోసం శోధించడం. 11 జనవరి 2021. ఆన్‌లైన్‌లో అందుబాటులో ఉంది http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf  

6. Arzoumanian Z., et al 2020. NANOGrav 12.5 yr డేటా సెట్: ఒక ఐసోట్రోపిక్ యాదృచ్ఛిక గ్రావిటేషనల్-వేవ్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్ కోసం శోధించండి. ది ఆస్ట్రోఫిజికల్ జర్నల్ లెటర్స్, వాల్యూమ్ 905, సంఖ్య 2. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401  

***