علماء فلك يبتكرون طريقة جديدة لاكتشاف باطن الشمس باستخدام موجات الجاذبية
ركز علماء فلكيات الموجات الثقالية على أكثر مصادر موجات الجاذبية نشاطاً وتميزاً، مثل الاندماجات الكارثية للثقوب السوداء والنجوم النيوترونية.
لكن هذا سيتغير مع تحسُّن تلسكوبات الجاذبية، وسيسمح لعلماء الفلك باستكشاف الكون بطرق كانت مستحيلة في السابق.
وعلى الرغم من أن موجات الجاذبية لها العديد من أوجُه التشابه مع موجات الضوء، إلا أن هناك اختلافاً واضحاً بين هذه وتلك يتمثل في أن معظم الأجسام تكون شفافة بالنسبة لموجات الجاذبية.
ويمكن للمادة أن تمتص الضوء، وتشتته وتعترضه، لكن موجات الجاذبية تمر في الغالب عَبْر المادة “دون وَجَل”. ويمكن أن تتأثر بكتلة الجسم، ولكن لا يمكن منعها بالكامل من اختراقه.
وهذا يعني أنه يمكن استخدام موجات الجاذبية كأداة للنظر إلى داخل الأجسام الفلكية، على غرار الطريقة التي تسمح لنا بها الأشعة السينية أو التصوير بالرنين المغناطيسي برؤية ما هو داخل جسم الإنسان.
وهذه هي الفكرة من وراء دراسة حديثة تبحث في كيفية استخدام موجات الجاذبية لاستكشاف باطن الشمس الشديد الحرارة والكثيف لدرجة أن الضوء لا يستطيع اختراقه. وحتى الضوء الناتج في لبّ الشمس يستغرق أكثر من 100000 عام للوصول إلى سطح الشمس.
وتأتي معلوماتنا الوحيدة عن باطن الشمس من علم الشمس، حيث يدرس علماء الفلك اهتزازات سطح الشمس الناتجة عن الموجات الصوتية داخل الشمس.
وفي هذه الدراسة الجديدة، يبحث الفريق في كيفية استخدام موجات الجاذبية للنجوم النيوترونية السريعة الدوران لدراسة الشمس. وعلى الرغم من أن الجسم الدوار السلس تماماً لا ينتج موجات ثقالية، فإن الأجسام الدوارة غير المتكافئة تفعل ذلك.
ويمكن أن يكون للنجوم النيوترونية تشوُّهات أو ارتفاعات ناتجة عن الحرارة الداخلية أو الحقول المغناطيسية. وإذا دار مثل هذا النجم النيوتروني بسرعة، فإنه يُنتج تياراً مستمراً من موجات الجاذبية الخافتة جداً بحيث لا يمكن ملاحظتها بواسطة التلسكوبات الحالية، لكن يجب أن يكون الجيل التالي من مراصد الجاذبية قادراً على اكتشافها.
ونظراً لأن النجوم النيوترونية شائعة جداً في المجرة، يتم وضع بعضها بحيث تمر الشمس أمامها من منظورنا. ومن بين أكثر من 3000 نجم نابض معروف، هناك حوالَيْ 500 منها مرشح جيد لمصادر موجات الجاذبية. واستخدم الفريق ملامح هذه النجوم النابضة الثلاثة كنقطة انطلاق.
ونظراً لأن الشمس شفافة بالنسبة لموجات الجاذبية، فإن التأثير الوحيد للشمس عليها هو من خلال كتلة الجاذبية. وعندما تمر الموجات عَبْر الشمس، فإنها تعكس جاذبيتها قليلاً. ويعتمد مقدار العدسة على كتلة الشمس وتوزيع تلك الكتلة. ووجد الفريق أنه من خلال القياسات المناسبة، يمكن لأرصاد موجات الجاذبية أن تقيس ملف كثافة الشمس بدقة تبلغ 3 سيغما.
ومن المحتمل أن تكون النجوم النابضة الثلاثة المعروفة مجرد جزء صغير من مصادر موجات الجاذبية التي تمر خلف الشمس. ومعظم النجوم النيوترونية لها اتجاه دوران لا يوجه ومضات الراديو في اتجاهنا، ولكن لا يزال من الممكن استخدامها كمسابير جاذبية.
