गुरुत्वीय लहरी - लायगोचं यश
काही वर्षांपूर्वी बायसेप-२ या प्रयोगाने गुरुत्वीय लहरी शोधल्या अशी बातमी आली. गुरुत्वीय लहरींचं महत्त्व बरंच जास्त आहे. गुरुत्वीय लहरी म्हणजे आईनस्टाईनचा सापेक्षता सिद्धांत योग्य असण्याचा आणखी एक मोठा पुरावा. दुर्दैवाने ते संशोधन संशोधकांनी मागे घेतलं. (तेव्हा लिहिलेल्या लेखाचा दुवा.) पण आता पुन्हा या संशोधनात, वेगळ्या प्रकाराने मोजमाप करून यश मिळाल्याचं दिसत आहे.
आपण सुरुवातीपासूनच सुरुवात करू.
गुरुत्वीय लहरी म्हणजे काय?
वस्तूंना वस्तुमान असतं (याला अर्थातच अपवाद आहेत. पण ते सध्या ऑप्शनला सोडू). वस्तुमान असणाऱ्या वस्तचा वेग गुरुत्वीय क्षेत्रात बदलला की गुरुत्वीय लहरी तयार होतात. जसं विद्युतभार असणाऱ्या वस्तुचा वेग चुंबकीय क्षेत्रात बदलला की विद्युतचुंबकीय प्रारण निर्माण होतं. (याला सिंक्रोट्रॉन प्रारण म्हणतात.) या गुरुत्वीय लहरी अगदी फुसक्या असतात. त्या मोजायच्या असतील तर दोन प्रचंड वस्तुमानं लागतील.
आपली पृथ्वी सूर्याभोवती गुरुत्वाकर्षणामुळे फिरते. म्हणजे एक वस्तुमान सूर्याच्या गुरुत्वीय क्षेत्रामध्ये हलत आहे. पण त्यातून निर्माण होणाऱ्या गुरुत्वाीय लहरी मोजण्यासाठी जे तंत्रज्ञान लागेल ते आज आपल्याकडे नाही. त्यापेक्षा लांबच्या का असेना, पण प्रचंड जड वस्तू एकमेकांभोवती फिरताना गुरुत्वीय लहरी मोजणं अधिक सोपं आहे.
लायगो या दुर्बिणीचं काम नक्की कसं चालतं?
वरच्या आकृतीत लायगोची रचना कशी आहे याची कल्पना मांडलेली आहे. लेझर असं लिहिलेल्या चौकोनी ठोकळ्यातून लेझरबीम सोडला जातो. तो लगेचच बीम स्प्लिटरवर आदळतो. बीम स्प्लिटरचं काम या प्रकाशाच्या झोताचे दोन भाग करायचे. तिथून ते झोत एकमेकांना लंब असणाऱ्या दोन बाहूंमध्ये जातात. या दोन बाहूंच्या टोकांना आरसे आहेत. हे आरसे प्रकाशझोत परत पाठवतात. बीम स्प्लिटर आता उलट काम करून, हा प्रकाश फोटोडिटेक्टर (आकृतीत उजव्या बाजूला खाली त्रिकोणी) या उपकरणाकडे पाठवतो.
गुरुत्वीय लहरी नसतील तर फोटोडिटेक्टरला अजिबातच प्रकाश सापडणार नाही. कारण दोन्ही बाजूंनी, दोन्ही बाजूंमधून येणाऱ्या प्रकाशात एकतानता असेल. पण गुरुत्वीय लहरी असतील तर त्यांच्यामुळे दोन अजानुबाहूंच्या टोकांना असणारे आरसे हिंदकळतील. लाफींग बुद्धाची मान कशी डोलते, तसं. दोघांकडून निरनिराळे सिग्नल्स येतील. त्यांच्यातला फरक फोटोडिटेक्टरला सापडेल.
परवा काय शोधलं? खरंतर काय शोधल्याचं परवा जाहीर केलं?
फार फार वर्षांपूर्वी, जेव्हा एक गरीब ब्राह्मण वगैरे असण्यासाठी पृथ्वीवर जीवसृष्टी नव्हती, एक अब्ज वर्षांपूर्वी दोन कृष्णविवरं एकमेकांवर आदळली. म्हणजे जरा तगड्या गुरुत्वीय लहरी तयार होण्यासाठी अतिशय पोषक परिस्थिती होती. दोन कृष्णविवरं एकमेकांभोवती फिरत होती, तेव्हा वस्तुमानाचा वेग बदलता होता. जेव्हा ती दोन्ही कृष्णविवरं एकत्र झाली तेव्हा तो बदल सर्वात अधिक झाला; त्यामुळे त्यातून अतिशय ताकदवान गुरुत्वीय लहरी बाहेर पडल्या. त्यातून निर्माण झालेल्या गुरुत्वीय लहरींमधून पृथ्वी जात असताना, किंवा पृथ्वीच्या आसमंतात या लहरी पोहोचल्या तेव्हा लायगोने शोधल्या. किंवा लायगो दुर्बीण तेव्हा काम करत होती, त्यामुळे त्या सापडल्या.
टकरीनंतर दोन्ही कृष्णविवरं एक झाली, वेग बदलणं थांबलं, गुरुत्वीय लहरी येणं थांबलं. किंवा आल्या तरी आपल्याला मोजता येणार नाहीत एवढ्या कमी ताकदीच्या लहरी आता येत असतील.
सायन्स अलर्ट संस्थळावर प्रकाशित झालेला ग्राफ.
क्ष अक्षावर काळ आणि य अक्षावर लायगोने मापलेल्या लहरींची तीव्रता आहे. काळ ०.४ ते ०.४५ च्या मध्ये असताना तीव्रता बरीच वाढलेली दिसते. तीच सध्याची हिरॉईन.
धाग्याचा प्रकार निवडा:
माहितीमधल्या टर्म्स
पेपरात बातमी वाचली तेव्हाच
पेपरात बातमी वाचली तेव्हाच वाटलं होतं, की हे काय आहे ते कुणाकडून तरी समजून घ्यावं. हा लेख वाचून थोडीशी कल्पना आली. काही प्रश्नः
*
गुरुत्वीय लहरी नसतील तर फोटोडिटेक्टरला अजिबातच प्रकाश सापडणार नाही. कारण दोन्ही बाजूंनी, दोन्ही बाजूंमधून येणाऱ्या प्रकाशात एकतानता असेल.
एकतानता असेल तर प्रकाश का सापडणार नाही?
*
एक अब्ज वर्षांपूर्वी दोन कृष्णविवरं एकमेकांवर आदळली
म्हणजे एक अब्ज वर्षांपूर्वी निर्माण झालेल्या लहरी इतक्या वर्षांनी आता पृथ्वीवर पोचल्या का?
* आजच्या टाइम्स ऑफ इंडियात एक आलं आहे, गुरुत्वीय लहरी समजावणारं. त्यात विश्वाला रबर शीटची उपमा दिली आहे, ती का?
चित्राची लिंकः http://epaperbeta.timesofindia.com/Gallery.aspx?id=12_02_2016_014_030_0…
एकतानता असेल तर प्रकाश का
एकतानता असेल तर प्रकाश का सापडणार नाही?
इथे मी थोडा आळस करून लिहिलंय. तरीही सोप्या शब्दांत सांगायचा प्रयत्न करते.
इंटरफेरॉमेट्री नावाचा एक प्रकाशाचा खेळ असतो. त्यातली गंमत अशी की समजा दोन अगदी एकसारखे प्रकाशाचे झोत ठराविक पद्धतीने एकत्र केले - हे वाक्य मी अतिशय अवैज्ञानिक पद्धतीने लिहिलंय, पण भावनाओं को समझो - तर झोत एकत्र केले तर त्यातून एक अतिशय तेजस्वी पट्टा आणि एक अंधारा पट्टा तयार होतात. यात ठराविक पद्धत आणि दोन्ही झोत अगदी एकसारखे असणं याला महत्त्व आहे. जर हे नसेल तर तेजस्वी-अंधारा पट्टा असा पॅटर्न दिसणार नाही.
जेव्हा गुरुत्वीय लहरी येत नसतात, किंवा लायगोला जाणवतील एवढ्या ताकदवान लहरी नसतात तेव्हा तेजस्वी-अंधारा पट्टा असा पॅटर्न तयार होईल. ही झाली बेसिक अवस्था. यासाठी दोन टोकाच्या आरशांमधलं अंतर महत्त्वाचं आहे. जेव्हा गुरुत्वीय लहरी आल्या तेव्हा ते अंतर बदललं; दोन्ही आरसे हिंदकळले, पण वेगवेगळ्या प्रमाणात हिंदकळले. त्यामुळे मुळातला जो पॅटर्न होता तो बदलला. या बदलाची नोंद केली गेली.
---
लेखातली एक चूक दाखवल्याबद्दल अमुकचे आभार. लेखातही बदल करत आहे.
विद्युतभार असणाऱ्या वस्तूचा वेग चुंबकीय क्षेत्रात असताना बदलला तर प्रारणं तयार होतात, ही सिंक्रोट्रॉन प्रारणं. तसंच वस्तुमान असणाऱ्या वस्तुचा वेग गुरुत्वीय क्षेत्रात बदलला तर तयार होतात ती गुरुत्वीय प्रारणं. वस्तूंचा वेग बदलला नाही तर ही प्रारणं तयार होणार नाहीत.
आत्ता सापडलेल्या गुरुत्वीय लहरी दोन कृष्णविवरांच्या टक्करीमुळे तयार झाल्या आहेत. दोन कृष्णविवरं एकमेकांभोवती फिरत होती, तेव्हा वस्तुमानाचा वेग बदलता होता. जेव्हा ती दोन्ही कृष्णविवरं एकत्र झाली तेव्हा तो बदल सर्वात अधिक झाला; त्यामुळे त्यातून अतिशय ताकदवान गुरुत्वीय लहरी बाहेर पडल्या. त्याच आपल्याला सापडल्या. टकरीनंतर दोन्ही कृष्णविवरं एक झाली, वेग बदलणं थांबलं, गुरुत्वीय लहरी येणं थांबलं. किंवा आल्या तरी आपल्याला मोजता येणार नाहीत एवढ्या कमी ताकदीच्या लहरी आता येत असतील.
गुरुत्वाकर्षण असण्याचं कारण
गुरुत्वाकर्षण असण्याचं कारण ग्रॅव्हिटॉन्सची देवघेव किंवा तिथे गुरुत्वाकर्षण लहरी असतात असं मानलं जातं. या लहरी किंवा कण असण्यासाठी फक्त वस्तुमान असावं लागतं. वस्तुमानाचा वेग, गुरुत्वीय क्षेत्रात बदलण्याची गरज नाही. गुरुत्वीय लहरी तयार होण्यासाठी गुरुत्वीय क्षेत्र = एक वस्तुमान आणि त्यात वेग बदलत हलणारं दुसरं वस्तुमान या दोन गोष्टी असाव्याच लागतात.
दोन वर्षांपूर्वी
दोन वर्षांपूर्वी कृष्णविवरांच्या संदर्भात स्टीफन हॉकिंगने नवा सिद्धांत मांडला होता. तेव्हा त्याबद्दल लिहिलेला लेख -
"ब्रेकिंग न्यूज" - कृष्णविवरं नाहीतच - स्टीफन हॉकिंग
तो डिस्टर्बन्स जवळच एखादं
तो डिस्टर्बन्स जवळच एखादं जोरदार वादळ, भुकंप, इतर मोठे आवाज(वीज चमकतानाचा आवाज) याने कसा तयार होत नाही?
याबद्दल मलाही पूर्ण माहिती आहे असं नाही. हा अंदाज
लायगो दुर्बिणीचे दोन बाहू कसे बनवले आहेत हे पहा -
शेजारच्या रस्त्यावरून जाणाऱ्या वाहनांमुळे आतल्या गोष्टींना धक्का बसला तरीही तो मोजता येणार नाही एवढा छोटा असेल हा एक अंदाज.
पुरेशा मोठ्या भूकंपामुळे धक्का बसून आरसे हलतीलही कदाचित. पण भूकंप झाला हे समजण्याचे इतर मार्ग आहेत. त्यामुळे भूकंपाला गुरुत्वीय लहरी समजलं जाणार नाही. गुरुत्वीय लहरी आणि भूकंप एकाच वेळेस झाले तर बेटर लक नेक्स्ट टाईम... असंही म्हणता येणार नाही. कारण गुरुत्वीय लहरींमधून पृथ्वी गेली हे अन्य काही मोजमापांअभावी समजणारच नाही. लिसा नावाची नवीन अंतरिक्ष दुर्बीण वापरून गुरुत्वीय लहरी मोजण्याची तयारी सध्या सुरू आहे. त्यातलं तत्त्वही लायगोसारखंच. पण अवकाशात तीन यानं सोडून मोजमापं होतील. लिसा दुर्बीण बनल्यास, तिच्यातून हे समजू शकेल.
शेजारच्या रस्त्यावरून
शेजारच्या रस्त्यावरून जाणाऱ्या वाहनांमुळे आतल्या गोष्टींना धक्का बसला तरीही तो मोजता येणार नाही एवढा छोटा असेल हा एक अंदाज.
तरीही जवळचा हलका प्रत्यक्ष मटेरियल डिस्टर्बन्स हा या दूरच्या अब्जावधी प्रकाशवर्षं अवकाशातून पार करुन येणार्या गुरुत्वीय लहरींपेक्षा जास्त डिटेक्टेबल / शक्तिशाली असणार. हा धक्का त्या टकरीचाच होता हे कसं ठरवलं ही शंका राहते. उत्तर क्लिष्ट असणार पण वर म्हटलंय तसं नक्की नसावं.
जवळचा हलका प्रत्यक्ष मटेरियल
जवळचा हलका प्रत्यक्ष मटेरियल डिस्टर्बन्स असला तरीही त्याने आरसे, बीम स्प्लिटर हलले तरच फरक पडेल. चार किलोमीटरच्या बाहूंच्या आजूबाजूला वाहनांच्या धक्क्यामुळे फरक पडणार नाही. प्रत्यक्षात वीज चमकल्यामुळे किंवा इतर काही पृथ्वीवरच्या गोष्टींमुळे किती धक्का बसतो, त्यामुळे फ्रिंजेस (तेजस्वी-अंधारे पट्टे यांचा पॅटर्न) किती हलतात याची मोजमापं असल्याशिवाय आणखी किती तपशीलात बोलता येणार?
ओव्हरसिंप्लिफिकेशन का गृहितक?
लेझरचे दोन झोत इकडून तिकडे नेण्यासाठी पाण्याची पाईपलाईन असते तेवढा मोठा पाईप दिसतोय; तर मेकॅनिकल स्टेबिलिटीसाठी बराच विचार केला असणार. ४ किमीच्या पाईप्सच्या स्टेबिलिटीचा फार विचार करावा लागणार नाहीत, आरसे, बीम स्प्लिटर हलू नयेत म्हणून बरंच काही केलं असणार. त्यातून जी मोजमापं येतील ती गुरुत्वीय लहरींपेक्षा क्षीण असतील असा विचार आहे. लेखाच्या शेवटी जो आलेख दिलाय त्यात सुरुवातीला वेळ ०.३५ से. नॉईज दिसतोय. या नॉईजमध्ये पृथ्वीवरून येणाऱ्या, अवांछित गोष्टींचं मोजमाप होत असेल.
मूळ प्रतिसादात गृहितक होतं आणि ते लिहिलेलं नव्हतं - या सगळ्या पृथ्वीवरच्या घटनांचा विचार करून आतली संरचना बनवलेली असेल. मला या विषयातलं काहीच माहीत नसल्यामुळे त्याबद्दल मी अधिक काही लिहिलं नाही. पण यात ओव्हरसिंप्लिफिकेशन काय आहे?
आजही गुरुत्वीय लहरी आल्या ज्या या नॉईजसमोर क्षीण असतील तर त्या मोजल्या जाणार नाहीत.
अगो, म्हणजे मुळात फारच
अगो, म्हणजे मुळात फारच क्लिष्ट असणार आणि ठराविक लिमिटपेक्षा सोपं करुन सांगणं कठीण असे विषय असतात त्यातला आहे इतकंच. आय मीन आसपासच्या डिस्टर्बन्सविषयी अधिक थेरॉटिकल मुद्दे असणार (उदा. निळेसरांचा मुद्दा, गुरुत्वीय किंवा अन्य एक्स्पेक्टेड लहरी यांचे पॅटर्न वेगवेगळे असणं इ. )
बाकी यावर वाचायला घेणे आले.
निळे सरांचा मुद्दा तसा
निळे सरांचा मुद्दा तसा अग्राह्य नाही.
पण प्रत्यक्षात या वजाबाक्या करताना त्यात त्रुटी असतात. तो नॉईज. या नॉईजचं काही करता येत नाही; त्यापेक्षा मोठा काही सिग्नल असेल तरच ते समजेल. म्हणजे कदाचित लायगोला दोन न्यूट्रॉन तारे आपटले तर समजणार नाही, किमान एक कृष्णविवर पाहिजे असं काहीसं. (हे असंच आहे असं नाही; एक उदाहरण म्हणून.)
---
या संशोधनामुळे माझ्या काही मित्रांना कदाचित "दुःख" झालं असेल. ते लोक पल्सार्सचा अभ्यास करतात. दोन पल्सार्स एकमेकांभोवती फिरत आहेत; ते बहुदा २०२१ मध्ये एकमेकांवर आपटणार असं गणित आहे. साल नक्की आठवत नाही. पण ते आदळले की नेहेमीच्या रेडीओ दुर्बिणी वापरून त्यांना गुरुत्वीय लहरी मापता येतील असं सध्या वाटतंय. आता त्यांचा पैला नंबर येणार नाही. ;-)
डिपेंड्स
पण प्रत्यक्षात या वजाबाक्या करताना त्यात त्रुटी असतात. तो नॉईज. या नॉईजचं काही करता येत नाही;
नॉईज टू सिग्नल रेशो महत्त्वाचा आहे हे बरोबर. पण खाली कॉंटेक्स्ट वेगळा होता.
एक सोपं उदाहरण देतो. अ‍ॅस्ट्रोफोटॉग्राफी करताना तुम्ही अत्यंत अंधूक गोष्टींचे फोटो घेत असता. अशा वेळेला जर तुम्ही कॅमेराचा आयएसो वाढवला तर त्याचा नॉईज टू सिग्नल रेशो वाढतो व त्यातून सिग्नल मिळवणे अवघड होते. हा नॉईज काढण्याकरता सोपी पद्धत आहे. कॅमेर्‍याच्या लेन्सवर झाकण ठेवून त्याच सेटिंग्समध्ये फोटो घ्या. आता तुमचा सिग्नल शून्य, जे काही आहे तो नॉईज. तुमच्या मुळ फोटोतून तो वजा केल्यास तुम्ही नॉईज टू सिग्नल रेशो कमी करू शकता. त्यातही रँडम नॉईज असणार, त्यामुळे १००% सिग्नल मिळवणं पुन्हा अवघडच.
नाही
हा धक्का त्या टकरीचाच होता हे कसं ठरवलं ही शंका राहते. उत्तर क्लिष्ट असणार पण वर म्हटलंय तसं नक्की नसावं.
डिस्टर्बन्स आणि पॅटर्न. जे तुम्ही डिटेक्ट करत आहात त्याचा वेव्ह पॅटर्न स्टेबल-कंट्रोल्ड, तुम्हाला माहित असलेल्या फ्रिक्वेन्सी मध्ये असतो. बाकी कोणत्याही गोष्टीने निर्माण झालेले वेव्ह पॅटर्न्स हे अगदी सहजगत्या वगळता येतात. ही प्रक्रिया जवळजवळ सगळीकडेच वापरली जाते, त्यात विशेष खास असं काही नाही.
जे तुम्ही डिटेक्ट करत आहात
जे तुम्ही डिटेक्ट करत आहात त्याचा वेव्ह पॅटर्न स्टेबल-कंट्रोल्ड, तुम्हाला माहित असलेल्या फ्रिक्वेन्सी मध्ये असतो.
लायगोने डिटेक्ट केलेला सिग्नल हा काही मिलीसेकंद टाइम पीरियडचा आहे. तसे इतर सिग्नल्स येतच नसतील असं नाही. त्यामुळे मायक्रोसेकंद टाइम पीरियडचे सिग्नल्स फिल्टर करणं एका मर्यादेपर्यंतच उपयुक्त ठरेल.
बाहेरचा नॉइज येऊ नये म्हणून काही प्रयत्न करता येतात. एक म्हणजे आरसा जिथे बसवला आहे ते एका महाप्रचंड सिमेंट ब्लॉकमध्ये बसवायचं. बाजूने शॉक अॅबसॉर्बर लावायचे. यामुळे धक्क्यांनी होणाऱ्या लोकल हालचाली खूपच कमी करता येतात.
इतकं करूनही जे धक्के आत पोचतील ते वजा करण्यासाठी आरशाशेजारी एक सीस्मोग्राफ ठेवायचा. त्यातून येणारा सिग्नल आणि लायगोचा सिग्नल यात कोरिलेशन काढायचं, आणि योग्य तितका सिग्नल वजा करायचा.
या यंत्रात खरं तर धक्क्यांपेक्षाही तापमानातल्या बदलांमुळे आर्म्सची लांबी प्रचंड बदलू शकते. पृथ्वीचं तापमान बदललं की या आर्म्सची लांबी प्रचंड प्रमाणावर वाढणार. म्हणजे एका डिग्रीला काही मिलीमीटरने बदल होऊ शकतो. यावर तापमान तेच ठेवायचं, बाह्य तापमान बदलाशी कॅलिबरेट करून आरसे तितक्या प्रमाणात हलवायचे वगैरे उपाय करता येतात.
दोन डिटेक्टर ठेवण्याचा एक
दोन डिटेक्टर ठेवण्याचा एक फायदा म्हणजे एकमेकांशी तुलना करून 'बाजूने जाणारी कार' किंवा 'भूकंपाचा धक्का' नाही याबद्दल खात्री बाळगता येते. दुसरा फायदा म्हणजे त्या दोनमध्ये ३००० मैलांचं अंतर आहे. त्यामुळे नक्की कुठच्या दिशेने या लहरी येतात त्यावरून कुठे आधी पोचतील आणि कुठे नंतर पोचतील हे ठरतं. त्यावरून त्या कुठून आल्या असाव्यात याचा थोडाफार अंदाज बांधता येतो.
धन्यवाद!
धन्यवाद!
माझ्यासारख्या मठ्ठाकडून एक दोन प्रश्न. (कृपया उत्तरेपण पेशंटली आणि मला समजतील अश्या भाषेत द्यावी)
१. म्हणजे वर आजृतीत दाखवलीय ती लायगो दुर्बीण. बरोबर न?
२. म्हणजे आता त्या बीमला बाहेरून येणार्या गुरुत्वीय लहरी मोजायच्यायत?
३. तुझ्या आकृतीत ती वक्राकार बाणांची रांगोळी आहे त्या गुरुत्वीय लहरी आहेत का?
४. गुरूत्वीय लहरींचा वेग प्रकाशाच्या वेगाहून जास्त आहे की कमी?
५. दोन तार्‍यांची कोलीजन झाले ही वस्तुस्थिती अगोदरच माहित होती की अश्या अश्या लहरी सापडल्या , त्या कुठून येतायत म्हणून शोधायला गेले तेव्हा ही गोष्ट माहित झाली?
६. सूर्यापासून निघणार्‍या गुरुत्वीय लहरी मोजता येत नाहीत कारण त्या खूप लहान आहेत हे आहे का? (म्हणजे साध्या कंपासबॉक्सातल्या पट्टिने एक मिमिपेक्षा लहान लांबी मोजता येत नाही तशा अ‍ॅनॉलॉजीने?)
७. या लहरींच्या अभ्यासातून काळाच्या मागे जाणारे टाईममशीन बनवता येईल म्हणतात ते कसे? की काळमापनाच्या शास्त्रात कुठलाही शोध लागला की 'आता टाईममशीन बनवता येईल हो' अशी एक आवई उठते तसा प्रकार आहे?
धन्यवाद!
आत्ता क्विकफिक्स
आत्ता क्विकफिक्स. दुपारहून सविस्तर लिहिते -
१. वरच्या आकृतीत आहे ते स्किमॅटिक. आतलं काम कसं चालतं, हे दाखवणारी.
२. बीम मोजणार असं थेट म्हणता येत नाही; दोन बीम्स वापरून मोजतात.
३. नाही. त्याचं मोठं स्पष्टीकरण नंतर.
गुरुत्वीय लहरींची कल्पना करायची तर सॉफ्ट स्प्रिंग किंवा स्लिंकीचा विचार करता येईल. जिन्यावरून उतरते तसली स्प्रिंग. ही स्प्रिंग नेहेमीची वळवळ करते ते म्हणजे गुरुत्वीय लहरींचा प्रवास. या स्प्रिंगचा व्यासही त्याच वेळी कमीजास्त झाला तर कसं दिसेल - तो गुरुत्वीय लहरींमधून वस्तू जात असणारा होणारा परिणाम. पृथ्वी जर जेली असेल आणि त्याला हात लावला ती कशी थरथरेल, तसं काहीसं गुरुत्वीय लहरींमधून जाताना झालं. त्यामुळे दुर्बिणीचे बाहू किंऽऽऽचित, उलुसे लहान-मोठे होतात. त्यातून आरशांची हालचाल होते; मग मोजमाप मिळतं.
४. गुरुत्वीय लहरी प्रकाशाच्याच वेगाने प्रवास करतात. प्रकाशाच्या वेगापेक्षा अधिक वेगाने प्रवास करणारं काहीही सापडलेलं नाही. (यात खोच आहे, पण त्याबद्दल नंतर.)
५. मीच अजून वाचत्ये. मलाही कुतूहल आहेच. शिवाय नुकतं सापडलं असेल तर नक्की हीच ती जागा, हे कसं समजलं असेल हे ही वाचायचंय. (अंदाज - माहीत नव्हतं. मोजमापं केली, ती दोन ठिकाणी केली. दोन डोळे वापरून त्रिमिती दिसतं, तशा दोन दुर्बिणी वापरून अवकाशातली जागा नक्की केली असेल. तिथे ब्लॅकहोल्स आहेत हे आधीच माहीत असेल. त्यावरून वय वगैरे गोष्टी मोजल्या असतील. पण तपशीलात वाचलेलं नाही म्हणून हे हवेत तीर.)
६. बरोबर. फक्त सूर्यापासून गुरुत्वीय लहरी निघणार नाहीत. दोन वस्तू लागतील; किमान एक वेग बदलणारी पाहिजे. सूर्य आणि सूर्याभोवती गोल फिरणारा बुध एवढंतरी पाहिजे. सूर्याभोवती गोल फिरणं म्हणजेही गती बदलणं; कारण गोल फिरताना दिशा बदलत असते, तेवढं निमित्त पुरतं.
७. हा हा हा. नाही. हे फक्त मागे कधीतरी आदळआपट झाली त्याचं नव्या प्रकारचं मोजमाप आहे. म्हणजे एक्स-रे काढता यायला लागल्यावर हाड नक्की कसं मोडलंय याबद्दल नवीन माहिती मिळायला लागली तसं. (गोळी मारून रजनीकांतने ब्रेन ट्यूमर बरा केला, त्याची आठवण अपरिहार्य.)
साफ अवांतर
आज इथल्या तरी सगळ्या पेप्रांनी गुरुत्वीय लहरींचा शोध लागला हो, आता टाईम मशीन बनविता येणार हीच बातमी मोठी दिलीय.
या लोकांनी सिनेमा काढला तर मी जरूर बघेन. असलं दोन तासांची करमणूक म्हणून मला आवडेल.
नवाकाळमध्ये काही वर्षांपूर्वी ५० शब्दांत बातमी छापली होती. अर्थ काहीसा असा - पृथ्वीच्या जवळ (८ प्रकाशवर्षं अंतरावर) एका ताऱ्याचा स्फोट होणार आहे. ते झालं की आपण सगळे मरणार.
मला कोणीतरी विचारलं तेव्हा मी ते नाकारलं. मला उत्तर मिळालं, "नासानीपण असंच म्हटलंय. तू कशी ते नाकारतेस."
एक दोन ब्लॉगवर एका दोघांनी आता मी आईन्स्टाईनलाच भेटून येतो असंही काहीकाही लिहीलंय.
:ड
हे गंमत म्हणून ठीकच आहे.
हिग्ज-बोसॉन सापडले, ते संशोधन इतर शास्त्रज्ञांनी मान्य केलं, त्या शास्त्रज्ञांना नोबेल पुरस्कार मिळाला. आणि हे वाच, हे अजूनही डिंग्या मिरवतातच.
फिजिक्स बाजूला ठेवू.
फिजिक्स बाजूला ठेवू. सध्याच्या सर्व थियरीजप्रमाणे टाईम ट्रॅव्हल ही या ना त्या प्रकारे अशी रचना असणार आहे की ज्यात स्पेसटाईमला वळवून किंवा अन्य काही मार्गाने असा मार्ग बनवायचा की ज्याच्या आतून "पलीकडे" प्रवास केला की एंट्रीच्या काळापेक्षा आधीच्या काळात एक्झिट होईल. या सर्व प्रयत्नांत फक्त आत गेलेली व्यक्ती किंवा वस्तू भूतकाळात ट्रॅव्हल करणार आहे. प्रत्यक्ष पूर्ण यंत्र नव्हे. तस्मात् जिथून "एक्झिट" घ्यायची तो एंड हादेखील "मशीन"चा (रचनेचा म्हणू) भाग असेल. अर्थातच मुळातच यंत्रणा / रचना बनवलीच गेली नव्हती त्या काळाच्या आगोदर ती खुद्दच अस्तित्वात नसल्याने अशी एक्झिट घेणं अशक्य आहे.
याबाबत उलट विधान असं की, आजवर भविष्यकाळातून कोणीही आपल्या काळात आलेलं नाही, याचं कारण आपण अजूनपर्यंत अशी रचना बनवली नाहीये..त्यामुळे त्या रचनेचा आजच्या काळातला एंडही अस्तित्वात नाही.. त्यामुळे ते येऊ शकणारच नाहीत.
आणि भविष्यकाळातही कधीही अशा बॅकवर्ड टाईम ट्रॅव्हलचा यशस्वी प्रयोग झालेला नाहीये. अन्यथा त्या यशस्वी प्रयोगाचं फलित = भविष्यतलं काहीतरी, आपल्या काळात आलं असतं. अन्यथा त्याला यशस्वी प्रयोग म्हणता येणार नाही.
म्हणजे जो काही प्रवास होईल तो "मशीन" बनवून "चालू" केल्यानंतरच्या काळात त्यापुढे अथवा मागे तिथपर्यंत.. पण त्याआधीच्या काळात नाही. इनफॅक्ट आजच्या या दिवसाकडेही परत कधी येणं शक्य नाही.
साती आणि अदिती ह्यांना एकत्र प्रतिसाद
गुरुत्वीय लहरींची कल्पना करायची तर सॉफ्ट स्प्रिंग किंवा स्लिंकीचा विचार करता येईल. जिन्यावरून उतरते तसली स्प्रिंग. ही स्प्रिंग नेहेमीची वळवळ करते ते म्हणजे गुरुत्वीय लहरींचा प्रवास. या स्प्रिंगचा व्यासही त्याच वेळी कमीजास्त झाला तर कसं दिसेल - तो गुरुत्वीय लहरींमधून वस्तू जात असणारा होणारा परिणाम. पृथ्वी जर जेली असेल आणि त्याला हात लावला ती कशी थरथरेल, तसं काहीसं गुरुत्वीय लहरींमधून जाताना झालं. त्यामुळे दुर्बिणीचे बाहू किंऽऽऽचित, उलुसे लहान-मोठे होतात. त्यातून आरशांची हालचाल होते; मग मोजमाप मिळतं.
द्विमितीत विचार करताना रबरबँडचीही कल्पना करता येईल. रबरबँड एका दिशेला ताणल्यावर त्याला लंब दिशेला आकसेल, तशा प्रकारे गुरुत्वीय लहरींमुळे लायगोच्या एका बाहूची लांबी वाढेल आणि दुसऱ्या बाजूची कमी होईल.
प्रकाशाच्या वेगापेक्षा अधिक वेगाने प्रवास करणारं काहीही सापडलेलं नाही. (यात खोच आहे, पण त्याबद्दल नंतर.)
ही खोच का? की काही काळापूर्वी जो दावा करण्यात आला होता आणि मागे घेण्यात आला ते?
५. दोन तार्‍यांची कोलीजन झाले ही वस्तुस्थिती अगोदरच माहित होती की अश्या अश्या लहरी सापडल्या , त्या कुठून येतायत म्हणून शोधायला गेले तेव्हा ही गोष्ट माहित झाली?
आधी माहीत नव्हते. सिग्नलच्या वारंवारतेवरून (कोणत्या वारंवारतेला सगळ्यात तीव्र सिग्नल आहे त्यावरून) वस्तुमानांचा अंदाज करण्यात आला. ह्या दोन कृष्णविवरांची वस्तुमाने प्रत्येकी साधारणपणे सूर्याच्या तीसपट आहेत. अशा वस्तुमानाच्या कृष्णविवरांतून मिळणाऱ्या सिग्नलची तीव्रता काय असली पाहिजे आणि प्रत्यक्षात मोजलेली तीव्रता किती ह्यावरून अंतर काढण्यात आले. लुइझियाना आणि वॉशिंग्टन इथल्या दुर्बिणींत हे सिग्नल सुमारे ७ मिलीसेकंदांच्या फरकाने मिळाले. हा वेळेतील फरक आणि भूमिती वापरून आकाशातील अंदाजे स्थान निश्चित करण्यात आले. अशा जितक्या जास्त दुर्बिणी आणि जितक्या जास्त विखुरलेल्या, तितक्या अचूकपणे स्थाननिश्चिती करता येईल.
द्वैती कृष्णविवरांच्या एकत्रीकरणाचे हे पहिलेच निरीक्षण आहे. एकमेकांभोवती फिरणारी इतकी मोठी कृष्णविवरे कशी बनली असतील ह्याबद्दल निश्चित माहिती नाही.
फक्त सूर्यापासून गुरुत्वीय लहरी निघणार नाहीत. दोन वस्तू लागतील; किमान एक वेग बदलणारी पाहिजे.
तत्त्वतः सूर्यापासून गुरुत्वीय लहरी निघत असाव्यात. अनियमित आकार असणे आणि स्वतःभोवती फिरणे हे पुरेसे असावे. इथे गुरुत्वीय लहरींच्या काही स्रोतांबद्दल माहिती दिली आहे.
बाकी मूळ लेखात पुढील वाक्य वाचलं.
फार फार वर्षांपूर्वी, जेव्हा एक गरीब ब्राह्मण वगैरे असण्यासाठी पृथ्वीवर जीवसृष्टी नव्हती, एक अब्ज वर्षांपूर्वी दोन कृष्णविवरं एकमेकांवर आदळली
अगदी बरोबर. पृ्थ्वीच सहा हजार वर्षांपूर्वी निर्माण झाली, तेव्हा एक अब्ज वर्षापूर्वी पृथ्वीवर जीवसृष्टी कशी असेल, नाही का? ;)
ओह!
ओह! आम्हा कडव्या हिंदूत्ववाद्यांच्या कालगणनेनुसार पृथ्वीचं वय फार जास्त आहे.
म्हणजे आमच्या ब्रह्मा आजोबांचं एक वर्षच मानवाच्या चार अब्ज वर्षांइतकं होतं. आणि अशी १०० वर्षे गेल्यावर एक प्रलय होतो , आणि असे कित्येक प्रलय आत्तापर्यंत पृथ्वीवर येऊन गेलेत.
त्यामुळे आम्ही पृथ्वी 'लई जुनी आहे' इतकंच शिकलोय.
:)
सहा हजारांचा हिशेब
बैबलानुसार ईश्वराने जग जे सहा दिवस नि सहा रात्री खपून निर्मिले (आणि त्यानंतर सातव्या दिवशी झोपी गेला), ते इ.स.पू. ४०००च्या सुमारास.
किंबहुना, याच थियरीस अनुसरून उत्क्रांती नाकारणारे 'धार्मिक' गट असतात, त्यांना 'डायनोसॉरांचे फॉसिल्स वगैरे सापडलेले आहेत' वगैरे बातमी कळली, तर त्या शुभवर्तमानाच्या प्रकाशात डायनोसॉरांचे अस्तित्व नाकारता तर येत नाही, पण मग कोट्यवधी वर्षांपूर्वीच्या डायनोसॉरांमुळे इ.स.पू. ४०००वाली थियरी बाद होत असल्याने तसे मानताही येत नाही. अशा मंडळींमध्ये 'डायनोसॉर हे येशूचे समकालीन होते' असे (अत्यंत गंभीरपणे) मानणारेही गट आहेत.
(बाकी काही म्हणा, पण 'बाळ येशू आपल्या लाडक्या पाळीव डायनोसॉराच्या पाठीवर बसून शाळेस चालला आहे' ही कल्पना अत्यंत मोहक, रम्य इ.इ. आहे. असो.)
साधे वर्णन
चित्रफीत - ३ मि. २० से.
एकतानता असेल तर प्रकाश का
एकतानता असेल तर प्रकाश का सापडणार नाही?
इंटरफेरॉमीटर कसा काम करतो याबद्दल थोडंसं.
डावीकडच्या प्रतिमेत वरती दोन एकतानता असलेल्या वेव्ह्ज दाखवलेल्या आहेत. त्यांची बेरीज झाली की नवीन, अधिक तीव्र प्रकाश दिसतो. खाली एकतानता नसलेल्या वेव्हज आहेत, त्यांची बेरीज शून्य होत असल्यामुळे प्रकाश शून्य दिसतो. हे आपल्या सामान्यज्ञानाच्या विरुद्ध आहे - दोन प्रकाशलहरी एकत्रित केल्या तर त्यांतून शून्य प्रकाश कसा निर्माण होईल, हे आपल्याला पटत नसलं तरी घडतं खरं.
इंटरफेरोमीटरच्या दोन बाजूंना जाणारा प्रकाश हा एकतानता असलेला असतो. मात्र समजा, तुम्ही काहीतरी करून एका बाजूची लांबी किंचित वाढवली तर ही एकतानता कमी होते. हे समजून घेण्यासाठी आपण या प्रकाशलहरी म्हणजे मण्यांची माळ आहे असं समजू. प्रत्येक उंचवटा म्हणजे एक मणी. जेव्हा दोन्ही बाजूंची लांबी सारखीच असेल तेव्हा दोन्ही बाजूंसाठी सारखेच मणी लागतील. पण जर एका बाजूची लांबी पाव मण्याने वाढली तर तिथे जाणारी माळ आणि तिथून परत येणारी माळ अर्ध्या मण्याने जास्त लांब होईल. त्यामुळे दोन्ही बाजूंकडून येणाऱ्या माळा मण्याला मणी अशा जुळणार नाहीत. त्यातून वरच्या चित्रात खालच्या बाजूला दाखवलेली परिस्थिती निर्माण होईल. शून्य मणी ते पाव मणी यांच्यामध्ये काहीतरी परिस्थिती असेल तर पूर्ण एकतानता (प्रखर प्रकाश) आणि शून्य एकतानता (शून्य प्रकाश) यामधली परिस्थिती येईल. जर शून्य ते पाव यामध्ये कमीजास्त अशी हालचाल झाली तर ती हालचाल आपल्याला कमीअधिक होणाऱ्या प्रकाशातून मोजता येते. या आरशांची कायमची स्थिती असते ती डिस्ट्रक्टिव्ह इंटरफेरन्सची - म्हणजे शून्य प्रकाशाची. त्यामुळे अंतर कमी किंवा जास्त झालं तर ते प्रकाश वाढल्यामुळे दिसून येतं.
गुरुत्वीय लहरी येतात तेव्हा त्या आरशांना हलवत नाहीत, तर अवकाशाचीच लांबी कमीजास्त करतात. त्यामुळे आरसे हलले नाहीत तरीही मधलं अंतरच कमीजास्त होतं. त्याचं प्रमाण इतकं लहान असतं की आपल्याला त्याची कल्पनाही करता येत नाही.
लेझरच्या प्रकाशासाठी ही मण्यांची लांबी ५०० नॅनोमीटरच्या आसपास असते. म्हणजे अर्धा मायक्रॉन. म्हणजे एका मिलीमीटरच्या सहस्रांशाचा अर्धा भाग. या प्रयोगात मोजली गेलेली लांबी ही साधारण पाव मण्याची, म्हणजे मिलीमीटरच्या एक दशसहस्रांश! आणि एवढा बदल झाला तो चार किलोमीटर लांबीच्या आर्म्समध्ये. म्हणजे चार हजार मीटरची लांबी फक्त साधारण एक कोट्यांश मीटरने बदलली. इतका बारीक फरक मोजण्याची क्षमता अभूतपूर्व आहे.
उत्तम लेख
चांगला लेख आहे. मराठी भाषेत सामान्यज्ञान म्हणून असे लेख येणे गरजेचे आहे. आयुकाआणि धुरंधरांबद्दलही लिहिता येईल. अदिति आणि मिहिर काही लिहितील अशी अपेक्षा आहे.
लिगोचा उच्चार 'लायगो' का केलाय ते समजले नाही. शिवाय या उपकरणाला दुर्बिण म्हणता येईल का असाही विचार मनात आला. पण ते दूरचे काहीतरी शोधते म्हणून दूरबिन म्हणता येईल.
या 'दुर्बिणीबद्दल' बरेच काही वाचत होतो - इथे सापडले - (ज्यांना आवड आहे त्यांनी जरूर वाचावे.)
http://arxiv.org/pdf/1103.2728v1.pdf
हे उपकरण बाह्य हेलकाव्यांपासून कसे प्रभावित होत नाही तेही खूपच लक्षवेधी आहे -
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1502/1502.06300.pdf
महाराष्ट्रातल्या मराठवाड्यात
महाराष्ट्रातल्या मराठवाड्यात हिंगोली जिल्ह्यात लायगो इन्स्टॉल केलं जाऊ शकतं अशी बातमी:
http://maharashtratimes.indiatimes.com/edit/dhavte-jag/ligo-marathwada-…
भारतातली इतरही ठिकाणं स्पर्धेत आहेत.
प्रकाशाच्या वेगापेक्षा अधिक
प्रकाशाच्या वेगापेक्षा अधिक वेगाने प्रवास करणारं काहीही सापडलेलं नाही. (यात खोच आहे, पण त्याबद्दल नंतर.)ही खोच का? की काही काळापूर्वी जो दावा करण्यात आला होता आणि मागे घेण्यात आला ते?
भौतिकशास्त्र शिकलेल्यांसाठी स्पष्टीकरण - ग्रूप व्हेलॉसिटी आणि फेज व्हेलॉसिटी नामक ज्या संकल्पना आहेत, त्यात ग्रूप व्हेलॉसिटी प्रकाशाच्या वेगाच्या दुप्पट असू शकते.
सगळ्यांसाठी - प्रकाशाच्या वेगाच्या दुप्पट (किंवा जास्त) वेगाने प्रवास करणाऱ्या गोष्टी आहेत. पण त्यांतून माहितीची(ही) देवाणघेवाण होत नाही. माहितीची देवाणघेवाण न झाल्यास प्रकाशाच्या वेगापेक्षा अधिक वेगाने प्रवास केल्यामुळे भौतिकशास्त्राला धक्का पोहोचत नाही.
अवकाशांत कुठले तरी मिडियम असल्याशिवाय गुरुत्वीय लहरी कशा तयार होतात ? आणि त्या पुढे कशा जातात ?
पाणी, किंवा हवा, किंवा रबरबँड हे जसं माध्यम असतं तर गुरुत्वीय लहरींच्या बाबतीत अवकाश हेच माध्यम असतं. तिथे काही घन-द्रव-वायूरुपी वस्तू असण्याची गरज नाही. फक्त जागा आहे, अवकाशाची पोकळी आहे ही गोष्ट गुरुत्वीय लहरी पुढे जाण्यासाठी पुरेशी आहे.
ऋ, मेघना - मिहिरच्या प्रतिसादात रबरबँडचा उल्लेख आहे. पट्टा समजा लांबीच्या दिशेत ताणला तर रुंदी कमी होते. हे लायगो दुर्बिणीच्या आरशांची लांबी-कमी जास्त कशी होत असेल याचं स्पष्टीकरण.
गुरुत्वीय लहरी म्हणजे काय याचं स्पष्टीकरण अमुकच्या प्रतिसादातल्या व्हीडीओत आहेच. समजा पृथ्वी आणि एकंदरच सगळं अवकाश हा जेलीचा गोळा असेल आणि जेलीला एका बाजूने थोडं बोट लावून टोकलं तर ते कसं थरथरेल... त्या गुरुत्वीय लहरी. बशीत मावणारा जेलीचा तुकडा एकाच वेळेस थरथरतो; अवकाश फार मोठं असल्यामुळे हा थरथराट(!) एका टोकापासून दुसरीकडे पोहोचायला बराच वेळ लागेल.
(नक्की कुठून या लहरी आल्या, किती काळापूर्वी हे ब्लॅकहोल मीलन झालं याबद्दल माझा अजून अभ्यास सुरू आहे.)
दुसरे डिटेक्शन!
आत्ता‌च झालेल्या पत्रकार परिषदेत लायगोने आणखी एक कृष्णविवरांच्या टकरीचा गुरुत्वीय लहरींचा स्रोत सापडल्याचे जाहीर केले आहे. हा सिग्नल २५ डिसेंबर २०१५ रोजी १.४ अब्ज प्रकाशवर्षे दूर असणाऱ्या साधारण १४ आणि ८ वस्तुमानाच्या कृष्णविवरांच्या टकरीतून मिळाला. संबंधित बातमीचा दुवा (मी पूर्ण वाचलेला नाही).
स्पेस-टाईम
आईनस्टाईनच्या मर्यादित सापेक्षतेच्या सिद्धांतानुसार काल व अवकाश ह्यांचा एकमेकांपासून पूर्णपणे वेगळा विचार करता येत नाही. काळाचा दर हा सर्व निरीक्षकांसाठी समान व निरपेक्ष नसून निरीक्षकाच्या वेगावर अवलंबून असतो. उदा. एका स्थिर निरीक्षकाला ज्या घटना एकाच वेळी घडताना दिसतात, त्या घटना स्थिर नसलेल्या / विशिष्ट वेगाने हालणाऱ्या निरीक्षकासाठी एकाच वेळी घडताना दिसणार नाहीत, किंवा स्थिर निरीक्षकाच्या तुलनेत प्रकाशाच्या जवळपासच्या वेगाने जाणाऱ्या निरीक्षकाचे घड्याळ हळू चालेल इ.
गुरुत्वाकर्षण स्पेस-टाईमला वाकवतं ह्याचा साधारण अर्थ असा की तीव्र गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रात असलेल्या निरीक्षकाची काल-अवकाशाची मोजमापे ही सौम्य गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रात असलेल्या निरीक्षकापेक्षा वेगळी असतील. उदा. कृष्णविवराच्या अगदी जवळून एका सेकंदांच्या फरकाने सोडलेले सिग्नल हे कृष्णविवरापासून पुरेसे दूर असलेल्या निरीक्षकाला एक सेकंदापेक्षा जास्त फरकाने मिळतील.
सुंदर लेख आताच वाचला ,
सुंदर लेख आताच वाचला , शास्त्रज्ञांचे अभिनंदन. जर गुरुत्वीय लहरी फोटो डिटेक्टर द्वारे डिटेक्ट होणार आहेत , मग वरील ग्राफ मध्ये Y ऍक्सिस strain मध्ये का दाखवल? कारण strain मोजायला strain guage हवेत त्याचा उल्लेख वरील आकृतीमध्ये दिसत नाही आणि फोटोडिटेक्टर strain मोजणार नाही असे वाटते
गुरुत्वीय लहरी थेट
गुरुत्वीय लहरी थेट फोटोडिटेक्टरद्वारे डिटेक्ट होणार नाहीत. गुरुत्वीय लहरींमुळे लायगोच्या बाहूंची लांबी कमी-अधिक प्रमाणात बदलेल, ह्या बदललेल्या लांब्यांमुळे इंटरफिअरन्स होऊन लेझरचा सिग्नल बनेल, तो फोटोडिटेक्टरमधून मोजला जाईल. ह्या सिग्नलची तीव्रता बाहूंची लांबी किती बदलली ह्यावर अवलंबून असेल. त्यामुळे अप्रत्यक्षपणे हा फोटोडिटेक्टर स्ट्रेन मोजेल. आलेखातला य-अक्ष (स्ट्रेन) हा बाहूंच्या लांबीतला बदल व मूळ लांबी ह्यांचे गुणोत्तर दाखवतो.
गुरुत्त्वाकर्षणीय भिंग!
गुरुत्त्वाकर्षणीय भिंग!