పంచుకోండి
వ్యూస్
  • స్థితి: సవరణ కు సిద్ధం

గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు

గురుత్వాకర్షణ తరంగాల గురించి తెలుసుకుందాం.

feb6విశ్వం పుట్టుక ఒక అంతుపట్టని విషయం. అది పుట్టిన తీరు, విస్తరించిన వైనానికి సంబంధించి ఇప్పటికీ అర్థం కాని విషయాలెన్నో? శతాబ్దాల నుంచి విశ్వానికి సంబంధించిన రహస్యాలను శోధించడానికి అనేక మార్గాలను శాస్త్రవేత్తలు అనుసరిస్తున్నారు. విశ్వాంతరాళం నుంచి వచ్చే కాంతి లేదా స్వయం ప్రకాశకాలు వెదజల్లే కాంతివల్ల గెలిలీయో తన దూరదర్శినితో ఖగోళ వస్తువులను వీక్షించాడు. అభివృద్ది చెందిన సాంకేతిక కాలంలో అంతరిక్షాన్ని వివిధ తరంగదైర్యాలున్న విద్యుదయస్కాంత తరంగాలనుపయోగించి అధ్యయనం చేస్తున్నారు. గామా కిరణాలు, ఎక్స్ కిరణాలు, అతినీలలోహిత కిరణాలు, పరారుణ కిరణాలు, రేడియో తరంగాల ఉనికి అధ్యయన ఆధారంగా అంతర, బాహ్య విశ్వాన్ని ఊహించగలుగుతున్నారు. న్యూట్రినో అంతరిక్ష శాస్త్రం గత దశాబ్దాలుగా ఎన్నో నిగూడ విశ్వరహస్యాలను విప్పుతున్నది. వందేళ్ల కిందట ఆల్బర్ట్ ఐన్ స్టీన్ ప్రతిపాదించిన గురుత్వాకర్షణ తరంగాల సిద్ధాంతం విశదీకరిస్తుందని శాస్త్రవేత్తల విశ్వాసం.

గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు అనగా!

విద్యుదయస్కాంత తరంగాలైన మైక్రో తరంగాలు రేడియో తరంగాలు, పరారుణ తరంగాలు, గామా కిరణాలు, కాస్మిక్ కిరణాలు తరహాలో గురుత్వాకర్షణ కూడా తరంగాల రూపంలో పయనిస్తుందని తన సాపేక్ష సిద్ధాంతంలో ఆల్బర్ట్ ఐన్ స్టీన్ ప్రతిపాదించాడు. వేగంగా కదులుతున్న ద్రవ్యరాశి ఏదైనా... అంతరిక్షం కాలంలో కూడిన వలలో సుడులను కలిగిస్తుందని అందులో పేర్కొన్నారు. అంతరిక్షంలో చోటుచేసుకునే బీభత్స ఘటనల్లో అవి ఉత్పత్తవుతాయి.

అమెరికాలోని లేజర్ ఇంటర్ ఫెరో మీటరు గ్రావిటేషనల్ వేవ్ అబ్జరేటరీ (Laser Interferometer Gravitational wave Observatory - LIGO) శాస్త్ర వేత్తలు వీటి ఉనికిని కనుకొన్నారు.

ఉద్భవించే రీతి

భారీ తారల విస్పోటాలు, మృతిచెందిన సాంద్రమైన నక్షత్రాలు ఢీకొన్నప్పుడు, కృష్ణబిలాలు, న్యూట్రాన్ నక్షత్రాలు విలీనం అయినపుడు గురుత్వ తరంగాలు ఉద్భవిస్తాయి. సాధారణంగా ఈ తరంగాల ప్రభావం చాలా బలహీనంగా ఉంటుంది. భారీ వస్తువులు అధిక త్వరణంతో కదులుతున్నప్పుడు మాత్రమే తమ పరిసరాల్లో గుర్తించదగ్గ స్థాయిలో కొంత వంపును తీసుకురాగలవు. ఇది కూడా స్వల్ప స్థాయిలో ఉంటుంది.

పరిశోధనల పరంపర

హైన్రీ ప్రతిపాదన ప్రకారము త్వరణం చెందే విద్యుదావేశాలు విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. దీనికి సాదృశ్యంగా 1916 లో తన సాపేక్షతా సిద్దాంతంలో వస్తువులు సాపేక్ష గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రంలో కదులుతున్నప్పుడు గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు జనిస్తాయని ఐనిస్టీన్ ఊహించాడు. తరువాత కాలంలో హుల్స్ (HULSE) టైలర్ (Taylor.JV) లు “జంట పల్సర్స్” కనుగొన్నాప్పుడు గురుత్వాకర్షణ తరంగాల ఉనికి నిజమని తేలిపోవడంతో శాస్త్ర ప్రపంచంలో వీటిపై పరిశోధనలు ఊపందుకున్నవి. జోషప్ వెబ్బరు మొదటిసారిగా వీటిని కనుగొనుటకు ఒక డిటెక్టరును రూపొందించాడు. దీనిని “వెబ్బర్ బార్” గా పిలుస్తారు. ఇతని పరిశోధనల సోఫానాల ఆధారంగా అనేక మంది శాస్త్రవేత్తలు వివిధ రకాలైన డిటెక్టర్లను రూపొందించి ఈ రకము తరంగాలపై పరిశోధనలు సాగించారు. రాబర్ట్ ఎల్. పార్పర్డ్ (Robert L. Forward) రైన్ వీస్ (Rainer Weiss) లేజర్ ఇంటర్ ఫెలో మీటర్ సమూనా డిటెక్టర్ తో మొదటి వీటిని పరిశీలించారు.

తాజాగా గుర్తించిన రీతి

వీటి ఉనికిని ఖచ్చితంగా గుర్తించుటకు లేజర్ ఇంటర్ ఫెరో మీటర్ గ్రావిటేషనల్ వేవ్ అబ్జర్వేటరీ (Laser Interferometer Gravitational wave Observatory - LIGO). ను ఏర్పాటు చేసారు. ఒక దానిని అమెరికాలోని లివింగ్స్టన్ లోను మరియొక దానిని హన్వర్డ్ లో నేల మాళిగలో అమర్చారు. ఈ రెండింటి మధ్య దూరం సుమారుగా 1865 మైళ్ళు. సెప్టెంబరు 14, 2015 నాడు వీటిని గ్రాపుల ద్వారా శాస్త్ర వేత్తలు గుర్తించారు. కాంతి వేగంతో ప్రయాణిస్తాయన్న అంచనా ఉన్న ఈ గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను శాస్త్ర ప్రపంచం ఆనాడు విశ్వం యొక్క నాదంగా అభివర్ణించింది.

గురుత్వాకర్షణ తరంగాల జనకాలు

అంతరిక్షంలో కాలానుగుణంగా తనచుట్టూ తాను తిరుగుతున్న అతి బరువైన ఖగోళ వస్తువుల నుండి గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు జనిస్తాయని శాస్త్రవేత్తల తలంపు. రెండు కృష్ణ బిలాలు (Black Holes) అతి దగ్గరగా భ్రమణం చేస్తూ ఒక దానిలో ఒకటి కలిసిపోయినపుడు, “సూపర్ నోవా' నక్షత్రాలు పేలిపోయినపుడు గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు ఉత్పత్తి అవుతున్నాయి.

లక్షణాలు

ధ్వని తరంగాలు, నీటి తరంగాలు, విద్యుదయస్కాంత తరంగాల లాగానే గురుత్వాకర్షణ తరంగాలకు శక్తి, రేఖీయవేగము, ద్రవ్యవేగం మరియు కోణీయద్రవ్య వేగము వంటి ధర్మాలు ఉంటాయి. ఇవి కాంతి వేగంతో పయనిస్తాయని అన్ని గణాంకాలు పిస్తున్నాయి. తరంగాల ప్రాథమిక లక్షణాలైన పౌనఃపున్యం, తరంగదైర్ఘ్యం మరియు వేగాలను లెక్కించవచ్చును. ఎరుపు విస్తాపనం(Red Shift) మరియు నీలి విస్తాయనాన్ని (Blue Shift) ప్రదర్శిస్తాయి. కాంతి తరంగాలలా కాకుండా అన్ని అపారదర్శక వస్తువులు గుండా ప్రయాణిస్తాయి.

LIG0 గుర్తించిన తరంగాలు ఏ పరిణామం వల్లవచ్చాయి?

feb7భూమికి దాదాపు 130 కోట్ల కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో రెండు కృష్ణబిలాలు విలీనం కావడం వల్ల ఏర్పడ్డ గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను రెండు LIGO యంత్రాలు గుర్తించాయి. సూర్యుని ద్రవ్యరాశితో పోల్చినపుడు 29 రేట్లు 36 రెట్లు ద్రవ్యరాశులు ఉన్న కృష్ణబిలాలు విలీనం కావడం వల్ల సూర్యుడికన్నా 62 రెట్లు అధిక ద్రవ్యరాశి కలిగిన ఒక కొత్త కృష్ణబిలం ఏర్పడింది. నిజానికి ఈ రెండూ కలిస్తే సౌర వ్యవస్థకన్నా, 65 రెట్లు ఎక్కువ ద్రవ్యరాశితో కొత్త కృష్ణబిలం ఏర్పడాలి, ద్రవ్యరాశిలోని ఈ వ్యత్యాసం గురుత్వాకర్షణ తరంగాల రూపంలో వెలువడిందని 'లిగో' శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించారు.

ఢీ కొట్టుకున్న ఈ రెండు కృష్ణబిలాలు అంతరిక్ష సమయ వలలో ఒక భీతావహ తుపానును కలిగించాయి. ఈ తుఫాను కేవలం 20 మిల్లీ సెకన్లు మాత్రమే సాగింది. అయితే విశ్వంలోని అన్ని నక్షత్రాల నుంచి వెలువడే శక్తి కన్నా 50 రెట్లు ఎక్కువ శక్తిని వెలువరించింది.

లీగో (LIGO) పని చేసే విధానము

శక్తి మంతమైన లేజర్ పుంజాన్ని రెండు రూపల్లో ప్రయాణించేలా విడగొట్టి శూన్యంతో నిండిన రెండు వేరువేరు సొరంగ మార్గాల ద్వారా వేరు వేరు కాంతి పుంజాలను పంపుతారు. ఈ సొరంగ మార్గాలు ఎల్ ఆకారంలో ఉంటాయి. వాటిలో అమర్చిన దర్పణాలు ఈ కాంతి పఠాలను ముందుకు, వెనక్కి బౌన్స్ చేస్తాయి. ఆ తరువాత అవి తిరిగి ప్రారంభ ప్రదేశాన్ని చేరుకుంటాయి. ఈ పుంజాన్ని మళ్లీ పునర్ నిర్మించి, డిటెక్టర్ల వద్దకు పంపుతారు. ఒక వేళ ఈ ప్రయోగశాల గుండా గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు పయణించి ఉంటే, ఆ కాంతి పథాల్లో స్వల్పంగా తేడాలు చోటుచేసుకుంటాయి. విశ్లేషణలో ఇది తెలిసిపోతుంది. ఈ విధానాన్ని ఇంటర్ ఫెరో మెట్రో అని పిలుస్తారు.

లిగో యంత్రలోని పరికరాలను ప్రత్యేక వ్యవస్థలకు వేలాడదీసినప్పటికీ అవి మొత్తం కదులుతూనే ఉంటాయి. స్వల్ప స్థాయిలోనే కంపిస్తూనే ఉంటాయి. భూమిలో ఏర్పడే భూకంప తరంగాలు, ట్రాఫిక్ వల్ల ఏర్పడే అలజడులు కూడా లీగో పరికరాల గుండా ప్రసరిస్తాయి. కానీ గురుత్వాకర్షణ తరంగాల తరంగదైర్ఘ్యం, పౌనః పున్యం వంటి కొన్ని ప్రత్యేక లక్షణాల వల్ల వీటిని గుర్తించవచ్చును.

ప్రాధాన్యత

ఇంతవరకు విశ్వరహస్యాలను భేదించడానికి అంతరిక్షము నుంచి వచ్చే విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను ఉపయోగించాము. కానీ గురుత్వాకర్షణ తరంగాల మీద జరిగే పరిశోధనలు కొత్త విషయాలనెన్నిటినో బహిర్గతం చేస్తున్నది.

కృష్ణ బిలాలనే తీసుకొందాము, వాటి ఉనికిని గురించి మనకు పరోక్షంగానే తెలసు. ఎందుకంటే ఆ భారీ ఖగోళ వస్తువుల బారి నుంచి కాంతి కూడా తప్పించుకోలేదు. వాటికి ఎలాంటి వెలుగు ఉండదు. అందువల్ల మన 8 టెలిస్కోపులు కూడా వాటిని గుర్తించలేవు. . అందుకు భిన్నంగా గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు నేరుగా ఈ కృష్ణబిలాల నుంచి వెలువడతాయి. ఆ తరంగాల్లో కృష్ణబిలాల సమాచారం ఉంటుంది. దీనిని బట్టి కృష్ణబిలాలను కూడా ప్రత్యక్షంగా గుర్తించే దిశగా మనం ముందడుగు వేసినట్లు భావించవచ్చు.

కాలంలో మరింత వెనక్కి వెళ్లి విశ్వం తీరుతెన్నులను పరిశీలించవచ్చు. 13.8 బిలియన్ సంవత్సరాల కిందట విశ్వం పుట్టుకకు కారణమైన బిగ్ బ్యాంగ్ గురించి తెలుసుకోవడానికి వీలు కలుగుతుంది. బిగ్ బ్యాంగ్ తరువాత 3.8 లక్షల సంవత్సరాల పరిణామాలను మనం చూడలేం. అప్పట్లో మనం వీక్షించగలిగే స్థాయిలో కాంతిని ఉత్పత్తిన చేసేలా విశ్వం చల్ల బడ లేదు. అయితే ఆ చీకటి విశ్వంలోను గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు ఉన్నాయి. ఇవి వేటి గుండానైనా ఇట్టే దూసుకెళతాయి. వాటిలోని సందేశం చెక్కుచెదరడు. అందువల్ల వాటిని విప్పడం ద్వారా చీకటి విశ్వం గురించి తెలుసుకోవచ్చు.

ఒక నక్షత్రము తొలి ద్రవ్వరాశి సూర్యుని ద్రవ్యరాశికి పది రెట్లకంటే ఎక్కువ అయినప్పుడు (M > 10M) చల్లబడుటకు ప్రయత్నిస్తుంది. అప్పుడు దాని ద్రవ్యరాశి వల్ల అవంతంగా కుంచించుకుపోతుంది. దీనివల్ల తీవ్రమైన ప్రేలుడు సంభవించి ద్రవ్యరాశి అంతరాళంలోకి విస్తరించుతుంది. నక్షత్రాన్ని ఈ స్థితిలో “సూపర్ నోవా” అంటారు. ఈ విస్పోటకం సంభవించినప్పుడు ఎంతో కాంతి వెదజల్లుతుంది. పేలుడులో మిగిలిన ద్రవ్యరాశి. సూర్యుని ద్రవ్యరాశికంటే 1.4 రెట్ల నుంచి 3 రెట్లు ఉంటే న్యూట్రాన్ నక్షత్రాలు ఏర్పడతాయి. విశ్వాంతరాళంలో జరిగే ఇంత ప్రక్రియను సాధారణ కాంతితో విశ్లేషిస్తే సంపూర్ణ సమాచారాన్ని తెలుసుకొనలేము ఆస్థితిలో ఏర్పడే గురుత్వాకర్షణ తరంగాల వల్ల నక్షత్రాల పుట్టుక నుంచి అపరదర్శకంగా మారేంత వరకు వాటి స్థితి, లయలను విశ్లేషించవచ్చు.

ఇప్పటి వరకు విశ్వాన్ని వీక్షిస్తూన్నాము. గురుత్వాకర్షణ తరంగాలతో విశ్వం నుంచి వినికిడి కూడా సాధ్యమవుతుంది.

తాజాగా గురుత్వాకర్షణ తరంగాల గుర్తింపు

తాజాగా ఇటలీలోని “విర్గో (Virgo) డిటెక్టరు గురుత్వాకర్షణ తరంగాల సంకేతాన్ని ఆగష్టు 14, 2017 న నమోదు చేసింది.

అంతరిక్షం, కాలంతో కూడిన ‘అల్లిక' లో అలజడి సృష్టించే గురుత్వాకర్షణ తరంగాన్ని గుర్తించడం ఇది నాలుగోసారి, 180 కోట్ల కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో ఉన్న రెండు భారీ కృష్ణబిలాలు అభిఘూతం వల్ల ఇవి ఉద్భవించాయి.

ఇటలీలోని యురోపియన్ గ్రావిటేషనల్ అబ్జర్ వేటరీ (EGO) లో ‘విర్గో' డిటెక్టరుతో సహా అమెరికాలోని లేజర్ ఇంటర్ ఫెరో మీటర్ గ్రావిటేషనల్ వేవ్ అబ్జర్వేటరీ (LIGO) కు సంబంధించిన రెండు డిటెక్టర్లు కూడా దీనిని పసి గట్టాయి. విర్గో, లైగోల భాగస్వామ్యంతో గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను కనుగొనడం ఇదే మొదటి సారి.

తాజాగా గుర్తించిన గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు భూమికి 180 కోట్ల కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో ఉన్న సూర్యనితో పోల్చినప్పుడు 31 రెట్లు, 25 రెట్లు ఎక్కువ ద్రవ్యరాశులు ఉన్న కృష్ణబిలాలు విలీనం కావడం వల్ల ఉద్భవించాయి. అనంతరం ఏర్పడ్డ కొత్త కృష్ణబిలానికి సూర్యుడి కన్నా 53 రెట్లు ఎక్కువ ద్రవ్యరాశి ఉంది. అంటే విలీన ప్రకాయలో మూడు సూర్యుళ్లకు సరిసమానమైన ద్రవ్యరాశి గురుత్వాకర్షణ తరంగ శక్తిగా కూరిపోయింది.

మన శాస్త్రవేత్తల భాగస్వామ్యం

గురుత్వ తరంగాల ఆవిష్కరణలో, దానికి దారి తీసిన సమాచార విశ్లేషణలో భారతీయ శాస్త్రవేత్తల కీలక పాత్ర పోషించారు. పూనేలోని ఖగోళ భౌతిక అంతర్ విశ్వవిద్యాలయ కేంద్రం, గాంధీనగర్ లోని ప్లాస్మా పరిశోధన సంస్థ, ఇండోర్ లోని రాజరామన్న సెంటర్ ఫర్ అడ్వాన్స్ టెక్నాలజీ సంస్థలు ఈ పరిశోధనలో పాల్గొన్నాయి. LIGO-INDIA ప్రాజెక్టులో భాగంగా పై మూడు సంస్థలు అమెరికాలోని లేజర్ ఇంటర్ ఫెరో మీటరు గ్రావిటేషనల్ వేవ్ అబ్జర్వేటరీతో ఒప్పందం కుదుర్చుకున్నాయి. సంయుక్తంగా పరిశోధనలు నిర్వహించాయి. అంతేకాక అడ్వాన్స్ లిగో డిటెక్టర్ ను అమెరికా నుంచి భారత్కు త్వరలో తరలించనున్నారు.

ఆధారం: డా. జి. రామాంజనేయ రెడ్డి

3.00436681223
మీ సూచనను పోస్ట్ చేయండి

(ఈ పేజీ లో ఉన్న కంటెంట్ పై ఏమైన వ్యాఖ్యలు / సలహాలు ఉంటే, ఇక్కడ పోస్ట్ చేయండి)

Enter the word
నావిగేషన్
పైకి వెళ్ళుటకు