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गुरुत्वीय तरंग संसूचक

ब्रह्मांडीय टकरावों से उत्पन्न स्पेसटाइम की तरंगों का पता लगाएं — बाइनरी इंस्पायरल देखें, चिर्प सिग्नल डिकोड करें, 10⁻²¹ पर स्ट्रेन मापें

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गुरुत्वीय तरंगें क्या हैं?

गुरुत्वीय तरंगें स्पेसटाइम के ताने-बाने में उत्पन्न तरंगें हैं जो ब्रह्मांड की सबसे हिंसक घटनाओं — ब्लैक होल के विलय, न्यूट्रॉन स्टार की टक्कर और सुपरनोवा विस्फोट — से उत्पन्न होती हैं। आइंस्टीन ने 1916 में इनकी भविष्यवाणी की थी, लेकिन 2015 में LIGO द्वारा प्रोटॉन की चौड़ाई के 1/10,000 से भी छोटी विकृति मापने तक इन्हें प्रत्यक्ष रूप से नहीं पकड़ा जा सका। LIGO L-आकार में 4 किलोमीटर की दो लेजर भुजाओं का उपयोग करता है; गुजरती गुरुत्वीय तरंग एक भुजा को खींचती है और दूसरी को संपीड़ित करती है, पुनर्संयोजित लेजर प्रकाश में व्यतिकरण पैटर्न बनाती है। बाइनरी विलय से सिग्नल आवृत्ति में ऊपर की ओर बढ़ता है — एक चिर्प — जैसे-जैसे पिंड सर्पिल रूप से करीब आते हैं, विलीन होते हैं और क्षीण होते हैं।

यह क्यों मायने रखता है? गुरुत्वीय तरंग खगोल विज्ञान ने ब्रह्मांड पर एक पूरी तरह से नई खिड़की खोली। LIGO से पहले, हम केवल विद्युत चुम्बकीय विकिरण से ब्रह्मांड का अवलोकन कर सकते थे। अब हम स्पेसटाइम को कंपन करते सुन सकते हैं। पहली खोज (GW150914) ने पुष्टि की कि तारकीय-द्रव्यमान ब्लैक होल बाइनरी मौजूद हैं और विलीन होते हैं। न्यूट्रॉन स्टार विलय GW170817 एक साथ गुरुत्वीय तरंगों और प्रकाश दोनों में देखा गया — मल्टी-मैसेंजर खगोल विज्ञान की शुरुआत।

📖 गहराई से जानें

उपमा 1

एक ट्रैम्पोलिन पर दो बॉलिंग गेंदों को गिराने और कपड़े को बाहर की ओर तरंगित होते हुए देखने की कल्पना करें - गुरुत्वाकर्षण तरंगें उन तरंगों की तरह हैं, सिवाय इसके कि 'ट्रैम्पोलिन' स्वयं स्पेसटाइम है और 'बॉलिंग बॉल्स' ब्लैक होल हैं जो प्रकाश की आधी गति से एक दूसरे में सर्पिल हो रहे हैं।

उपमा 2

स्पेसटाइम को एक स्थिर तालाब के रूप में सोचें। जब दो विशाल वस्तुएँ एक साथ टकराती हैं, तो वे लहरें पैदा करती हैं जो पूरे ब्रह्मांड में फैल जाती हैं। LIGO उस तालाब की सतह पर दबाए गए एक अविश्वसनीय रूप से संवेदनशील माइक्रोफोन की तरह है, जो अरबों प्रकाश-वर्ष दूर टकराव से होने वाली हल्की-फुल्की फुहारों को सुनता है।

🎯 सिम्युलेटर टिप्स

शुरुआती

स्टार्ट दबाएँ, फिर दो ब्लैक होल को एक साथ सर्पिल होते और विलीन होते देखने के लिए 'ट्रिगर मर्जर' पर क्लिक करें। LIGO द्वारा पहचाने जाने वाले विशिष्ट चहचहाहट संकेत को देखने के लिए 'वेवफॉर्म दिखाएं' को टॉगल करें।

मध्यम

विभिन्न स्रोत प्रकारों (बीबीएच, बीएनएस, एनएसबीएच) को आज़माएं और द्रव्यमान को समायोजित करके देखें कि चहचहाता द्रव्यमान तरंग रूप आवृत्ति और तनाव आयाम को कैसे प्रभावित करता है। एसएनआर ड्रॉप देखने के लिए दूरी बढ़ाएँ।

विशेषज्ञ

तरंगरूप पर फ्रेम-ड्रैगिंग प्रभाव देखने के लिए स्पिन को समायोजित करें। गैर-शून्य विलक्षणता एक अलग प्रेरणात्मक पैटर्न उत्पन्न करती है। झुकाव देखे गए तनाव को प्रभावित करता है - फेस-ऑन बायनेरिज़ सबसे मजबूत सिग्नल उत्पन्न करते हैं।

📚 शब्दावली

Gravitational Wave
विशाल वस्तुओं के त्वरण के कारण अंतरिक्ष-समय में तरंगें उत्पन्न होती हैं, जिसकी भविष्यवाणी आइंस्टीन ने 1916 में की थी।
LIGO
लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्ज़र्वेटरी - दो 4 किमी इंटरफेरोमीटर जिन्होंने पहली बार गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाया।
Interferometry
प्रोटॉन की चौड़ाई से कम दूरी में परिवर्तन का पता लगाने के लिए लेजर बीम को विभाजित करने और पुनः संयोजित करने की तकनीक।
Strain
गुरुत्वाकर्षण तरंग के कारण दूरी में आंशिक परिवर्तन। LIGO 10⁻²¹ के स्ट्रेन का पता लगाता है।
Chirp Mass
गुरुत्वाकर्षण तरंग सिग्नल की आवृत्ति विकास को निर्धारित करने वाले बाइनरी सिस्टम का संयुक्त द्रव्यमान पैरामीटर।
Binary Merger
दो सघन वस्तुएँ (ब्लैक होल या न्यूट्रॉन तारे) एक साथ घूमती हैं और विलीन हो जाती हैं, प्राथमिक गुरुत्वाकर्षण तरंग स्रोत।
Neutron Star Merger
गुरुत्वाकर्षण तरंगें और विद्युत चुम्बकीय विकिरण (किलोनोवा) उत्पन्न करने वाले दो न्यूट्रॉन सितारों का टकराव।
LISA
लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस एंटीना - ईएसए मिशन जिसमें तीन अंतरिक्ष यान 2.5 मिलियन किमी इंटरफेरोमीटर बनाते हैं।
Matched Filtering
अपेक्षित गुरुत्वाकर्षण तरंगों के टेम्पलेट्स के विरुद्ध डिटेक्टर डेटा की तुलना करने वाली सिग्नल प्रोसेसिंग तकनीक।
Ringdown
विलय के बाद का चरण जहां अवशेष वस्तु नम गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करते हुए स्थिर अवस्था में आ जाती है।

🏆 प्रमुख व्यक्ति

Albert Einstein (1916)

सामान्य सापेक्षता के परिणाम के रूप में गुरुत्वाकर्षण तरंगों की भविष्यवाणी की गई

Rainer Weiss (2015)

LIGO इंटरफेरोमीटर डिज़ाइन की कल्पना की और पहली गुरुत्वाकर्षण तरंग पहचान का सह-नेतृत्व किया, नोबेल पुरस्कार 2017

Kip Thorne (2015)

सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी जिन्होंने LIGO की सह-स्थापना की और अवलोकन योग्य तरंगों की भविष्यवाणी की, नोबेल पुरस्कार 2017

Barry Barish (1997)

परियोजना निदेशक जिन्होंने LIGO को प्रोटोटाइप से कार्यशील वेधशाला में बदल दिया, नोबेल पुरस्कार 2017

Joseph Weber (1960)

प्रायोगिक गुरुत्वाकर्षण तरंग भौतिकी में अग्रणी, पहला गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टर (रेजोनेंट बार) बनाया

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