What are gravitational waves? - Amber L. Stuver

امواج گرانشی چیستند؟ - امبر ال. اسوتور

Translator: sadegh zabihi Reviewer: soheila Jafari

At about six o'clock in the morning on September 14, 2015,

در ساعت شش صبح ۱۴ام سپتامبر سال ۲۰۱۵،

scientists witnessed something no human had ever seen:

دانشمندان شاهد چیزی بودند که پیش از آن هیچ انسانی ندیده بود:

two black holes colliding.

برخورد دو سیاه‌چاله.

Both about 30 times as massive as our Sun,

آنها که هر کدام ۳۰ برابر خورشید ما بودند،

they had been orbiting each other for millions of years.

میلیون‌ها سال بود به دور هم می‌چرخیدند.

As they got closer together,

هرچه به هم نزدیک‌تر می‌شدند،

they circled each other faster and faster.

با سرعت بیشتری دور هم می‌چرخیدند.

Finally, they collided and merged into a single, even bigger, black hole.

درنهایت، آنها باهم برخورد کردند و به یک سیاه‌چاله حتی بزرگتر تبدیل شدند.

A fraction of a second before their crash,

کسری از ثانیه پیش از برخورد آنها،

they sent a vibration across the universe at the speed of light.

ارتعاشی را با سرعت نور به فضا فرستادند.

And on Earth, billions of years later,

و بعد از میلیاردها سال، روی زمین،

a detector called the Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory,

آشکارسازی به نام رصدخانه تداخل‌سنج لیزری امواج گرانشی،

or LIGO for short,

یا به اختصار «LIGO،»

picked it up.

آنها را شناسایی کرد.

The signal only lasted a fifth of a second

آن سیگنال تنها یک پنجم ثانیه باقی ماند

and was the detector's first observation of gravitational waves.

و اولین رصد امواج گرانشی توسط آشکارساز بود.

What are these ripples in space?

این امواج فضایی چه هستند؟

The answer starts with gravity,

پاسخ با گرانش شروع می‌شود،

the force that pulls any two objects together.

نیرویی که هر دوچیز را به سوی هم می‌کشاند.

That's the case for everything In the observable universe.

این مسئله شامل تمام اجسام موجود در جهان قابل مشاهده می‌شود.

You're pulling on the Earth, the Moon, the Sun, and every single star,

شما دارید زمین، ماه، خورشید، و هر ستاره دیگری را به سمت خود می‌کشید،

and they're pulling on you.

و آنها هم دارند شما را می‌کشند.

The more mass something has, the stronger its gravitational pull.

هر چه جرم یک جسم بیشتر باشد، کشش گرانشی آن بیشتر است.

The farther away the object, the lower its pull.

هر چه فاصله یک جسم بیشتر باشد، کشش آن کمتر است.

If every mass has an effect on every other mass in the universe,

اگر هر جرمی در جهان بر جرم دیگر اثر داشته باشد،

no matter how small,

هرچقدر هم که کوچک باشند،

then changes in gravity can tell us about what those objects are doing.

تغییرات گرانش می‌تواند به ما بگوید آن اجرام چه دارند می‌کنند.

Fluctuations in the gravity coming from the universe

نوسانات گرانشی که از کیهان می‌آیند را

are called gravitational waves.

امواج گرانشی می‌گویند.

Gravitational waves move out from what caused them,

امواج گرانشی، مانند امواج روی یک تالاب،

از چیزی که آنها را به وجود آورده دور می‌شوند،

like ripples on a pond,

getting smaller as they travel farther from their center.

و هرچه از مرکز خود فاصله می‌گیرند کوچک‌تر می‌شوند.

But what are they ripples on?

اما آن امواج روی چه حرکت می‌کنند؟

When Einstein devised his Theory of Relativity,

وقتی انیشتین نظریه نسبیت خود را طراحی کرد،

he imagined gravity as a curve in a surface called space-time.

گرانش را به عنوان انحنایی در سطحی به نام فضا-زمان تصور کرد.

A mass in space creates a depression in space-time,

یک جسم در فضا موجب ایجاد فرورفتگی در فضا-زمان می‌شود،

and a ball rolling across a depression will curve

و وقتی یک توپ از یک فرورفتگی عبور می‌کند منحرف خواهد شد،

like it's being attracted to the other mass.

مثل اینکه به جسم دیگر جذب شده باشد.

The bigger the mass,

هرچه جرم بزرگتر باشد،

the deeper the depression and the stronger the gravity.

فرورفتگی عمیق‌تر و گرانش قوی‌تر خواهد بود.

When the mass making the depression moves, that sends out ripples in space-time.

وقتی جسمی که فرورفتگی را ایجاد کرده‌است حرکت می‌کند، در فضا-زمان موج ایجاد می‌شود.

These are gravitationl waves.

این‌ها امواج گرانشی هستند.

What would a gravitational wave feel like?

یک موج گرانشی چه حسی دارد؟

If our bodies were sensitive enough to detect them,

اگر بدن ما به اندازه‌ای حساس بود که آنها را شناسایی کند،

we'd feel like we were being stretched sideways

احساس می‌کردیم که از کنار کش می‌آییم

while being compressed vertically.

در حالی که به صورت عمودی فشرده می‌شویم.

And in the next instant,

و در لحظه بعد،

stretched up and down while being compressed horizontally,

از بالا و پایین کش می‌آییم درحالی که به صورت افقی فشرده می‌شویم،

sideways,

از کنار،

then up and down.

بعد از بالا و پایین.

This back and forth would happen over and over

این جلو و عقب شدن تا وقتی که موج گرانشی از میان شما عبور کند

as the gravitational wave passed right through you.

ادامه خواهد داشت.

But this happens on such a minute scale that we can't feel any of it.

اما این در ابعادی چنان کوچک اتفاق می‌افتد که آن را احساس نمی‌کنیم.

So we've built detectors that can feel it for us.

پس آشکارسازی می‌سازیم که آن را به جای ما حس کند.

That's what the LIGO detectors do.

این کاری است که آشکارساز تداخل‌سنجی لیزری امواج گرانشی انجام می‌دهد.

And they're not the only ones.

و آنها تنها نیستند.

There are gravitational wave detectors spread across the world.

آشکارسازهای امواج گرانشی در تمام دنیا پراکنده‌اند.

These L-shaped instruments have long arms,

این ابزارهای L شکل بازوهای بلندی دارند،

whose exact length is measured with lasers.

که طول دقیق‌شان با لیزر اندازه گیری می‌شود.

If the length changes, it could be because gravitational waves are stretching

اگر اندازه آنها تغییر کند، می‌تواند به خاطر کشش

and compressing the arms.

و فشرده شدن حاصل از امواج گرانشی باشد.

Once the detectors feel a gravitational wave,

وقتی که آشکارسازها امواج گرانشی را شناسایی می‌کنند،

scientists can extract information about the wave's source.

دانشمندان می‌توانند اطلاعاتی درباره منبع آنها استخراج کنند.

In a way, detectors like LIGO are big gravitational wave radios.

به بیانی، آشکارسازهایی مانند تداخل‌سنج لیزری رادیوهای بزرگ امواج گرانشی هستند.

Radio waves are traveling all around you, but you can't feel them

امواج رادیویی همه جا در اطراف شما در حرکت هستند اما شما آنها را احساس نمی‌کنید

or hear the music they carry.

یا موسیقی که حمل می‌کنند را نمی‌شنوید.

It takes the right kind of detector to extract the music.

آشکارساز مناسب لازم است تا موسیقی استخراج شود.

LIGO detects a gravitational wave signal,

تداخل سنجی لیزری امواج گرانشی یک سیگنال گرانشی را شناسایی می‌کند،

which scientists then study for data about the object that generated it.

و بعد دانشمندان اطلاعات جسمی که آنها را ایجاد کرده است را مطالعه می‌کنند.

They can derive information, like its mass and the shape of its orbit.

می‌توانند اطلاعاتی مانند جرم و شکل مدار آن را نتیجه گیری کنند.

We can also hear gravitational waves by playing their signals through speakers,

می‌توانیم حتی مثل رادیو که موسیقی امواج رادیویی را استخراج می‌کند،

just like the music a radio extracts from radio waves.

با پخش کردن سیگنال‌های امواج گرانشی از بلندگو صدای آنها را بشنویم.

So those two black holes colliding sounds like this.

پس آن دو سیاه‌چاله که تصادف کردند صدایی مثل این داشتند.

Scientists call this slide whistle-like noise a chirp,

داشمندان به آن سوت ممتد صدای جیرجیرک مانند می‌گویند،

and it's the signature of any two objects orbiting into each other.

و این امضای هردو جسمی است که به سمت هم در چرخش هستند.

The black hole collision was just one example

برخود ساه‌چاله‌ها تنها یک مثال بود

of what gravitational waves can tell us.

از چیزهایی که امواج گرانشی می‌توانند به ما بگویند.

Other high-energy astronomical events will leave gravitational echoes, too.

سایر اتفاقات نجومی پر انرژی هم پژواک‌های گرانشی به جای می‌گذارند.

The collapse of a star before it explodes in a supernova,

فروپاشی یک ستاره پیش از آنکه منفجر شود و به یک ابرنواختر تبدیل شود،

or a very dense neutron stars colliding.

و یا برخورد ستاره‌های نوترونی بسیار تراکم.

Every time we create a new tool to look at space,

هر بار که ابزار جدیدی برای کاوش فضا می‌سازیم،

we discover something we didn't expect,

چیزی کشف می‌کنیم که انتظارش را نداشته‌ایم،

something that might revolutionize our understanding of the universe.

چیزی که شاید تصور ما از جهان را دگرگون کند.

LIGO's no different.

تداخل‌سنج لیزری امواج گرانشی هم از این قاعده مستثنا نیست.

In the short time it's been on,

در مدت کوتاهی که مشغول به کار بوده است

LIGO's already revealed surprises,

هم خیلی غافلگیرمان کرده است،

like that black holes collide more often than we ever expected.

مثل برخورد سیاه‌چاله‌ها که خیلی بیشتر از آنچه انتظار داشتیم اتفاق می‌افتد.

It's impossible to say, but exciting to imagine,

گفتن آن غیرممکن است اما تصورش هیجان انگیز است

what revelations may now be propagating across space

که در سرتاسر فضا چه نادانسته‌هایی همین حالا

towards our tiny blue planet and its new way of perceiving the universe.

دربرابر سیاره آبی کوچک ما و راه جدید آن برای درک جهان گسترده است.