गुरुत्वाकर्षणाबद्दल गणितीय सूत्र देण्याचा पहिला प्रयत्न आयझॅक न्यूटनचा होता, जो आश्चर्यकारकपणे बरोबर होता. न्यूटनने गुरुत्वाकर्षणाचा वैश्विक नियम मांडला. या लेखात आपण गुरुत्वाकर्षण म्हणजे काय हे सविस्तर पाहणार आहोत.
गुरुत्वाकर्षण म्हणजे काय
गुरुत्वाकर्षण ही एक नैसर्गिक घटना आहे ज्याद्वारे ग्रह, तारे, आकाशगंगा आणि अगदी प्रकाशासह वस्तुमान किंवा ऊर्जा असलेल्या सर्व गोष्टी एकमेकांकडे आकर्षित होतात. ज्याप्रमाणे पृथ्वीवरील गुरुत्वाकर्षण भौतिक वस्तूंना वजन देते आणि चंद्राच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे समुद्राला भरती येते.
ब्रह्मांडात असलेल्या मूळ वायू पदार्थाच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे ते एकत्र होऊन तारे बनण्यास सुरुवात झाली आणि तारे आकाशगंगांमध्ये एकत्रित झाले. त्यामुळे विश्वातील अनेक मोठ्या आकाराच्या संरचनांसाठी गुरुत्वाकर्षण जबाबदार आहे. गुरुत्वाकर्षणाला अमर्याद श्रेणी असते, जरी वस्तू दूर गेल्याने त्याचे परिणाम कमकुवत होतात.
गुरुत्वाकर्षणाचे वर्णन सामान्य सापेक्षतेच्या सिद्धांताद्वारे (1915 मध्ये अल्बर्ट आइनस्टाईनने प्रस्तावित केलेले) केले आहे, जे गुरुत्वाकर्षणाचे वर्णन शक्ती म्हणून नाही तर अंतराळ काळाची वक्रता म्हणून करते, वस्तुमानाच्या असमान वितरणामुळे होते आणि वस्तुमान भू-सापेक्षतेने हलते. ओळी स्पेसटाइमच्या या वक्रतेचे सर्वात टोकाचे उदाहरण म्हणजे एक कृष्णविवर, ज्यातून कृष्णविवराच्या घटना क्षितिजाच्या ओलांडून काहीही, अगदी प्रकाश देखील बाहेर पडू शकत नाही.
इतिहास
प्राचीन ग्रीक तत्वज्ञानी आर्किमिडीजने त्रिकोणाचे गुरुत्वाकर्षण केंद्र शोधून काढले. दोन समान वजनांचे गुरुत्वाकर्षण केंद्र समान नसल्यास, दोन वजनांचे गुरुत्वाकर्षण केंद्र त्यांच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या केंद्रांना जोडणार्‍या रेषेच्या मध्यभागी असेल, असेही त्यांनी मांडले.
डी आर्किटेक्चरमधील रोमन वास्तुविशारद आणि अभियंता विट्रुवियस यांनी असे मानले आहे की एखाद्या वस्तूचे गुरुत्वाकर्षण वजनावर अवलंबून नाही तर त्याच्या “स्वभावावर” अवलंबून आहे. भारतीय गणितज्ञ-खगोलशास्त्रज्ञ आर्यभट्ट यांनी पृथ्वी फिरते तेव्हा वस्तू का फिरत नाहीत हे स्पष्ट करण्यासाठी प्रथम गुरुत्वाकर्षण ओळखले आणि ब्रह्मगुप्ताने गुरुत्वाकर्षणाला आकर्षक शक्ती म्हणून वर्णन केले आणि गुरुत्वाकर्षण हा शब्द गुरुत्वाकर्षणासाठी वापरला.
16 व्या शतकाच्या मध्यात, विविध युरोपियन लोकांनी प्रायोगिकपणे अ‍ॅरिस्टोटेलियन कल्पनेला खोटे ठरवले की जड वस्तू जलद गतीने पडतात. 16 व्या शतकाच्या मध्यात इटालियन भौतिकशास्त्रज्ञ गियामबॅटिस्टा बेनेडेट्टी यांनी कागदपत्रे प्रकाशित केली ज्यात असा दावा केला आहे की, विशिष्ट गुरुत्वाकर्षणामुळे, समान सामग्रीच्या परंतु भिन्न वजनाच्या वस्तू एकाच वेगाने खाली पडतील.
1586 च्या डेल्फ्ट टॉवरच्या प्रयोगातून फ्लेमिश भौतिकशास्त्रज्ञ सायमन स्टीविन यांनी दाखवून दिले की, टॉवरवरून खाली पडल्यावर, वेगवेगळ्या आकाराचे आणि वजनाचे दोन तोफगोळे एकाच वेळी जमिनीवर पोहोचतील.
16व्या शतकाच्या उत्तरार्धात, गॅलिलिओ गॅलीलीने टॉवरवरून खाली पडलेल्या वेगवेगळ्या वजनाचे दोन गोळे एकाच दराने पडतील असा आधार दाखवून दिला. या ज्ञानाची सांगड घालून खाली झुकणाऱ्या बॉलच्या काळजीपूर्वक मोजमाप करून, गॅलिलिओने ठामपणे स्थापित केले की गुरुत्वाकर्षण प्रवेग सर्व वस्तूंसाठी समान आहे.
गॅलिलिओने असे प्रतिपादन केले की हवेचा प्रतिकार हेच कारण आहे की कमी घनता आणि जास्त पृष्ठभाग असलेल्या वस्तू वातावरणात अधिक हळू पडतात. 1604 मध्ये, गॅलिलिओने योग्य रीतीने गृहीत धरले की पडणाऱ्या वस्तूचे अंतर गेलेल्या वेळेच्या वर्गाच्या प्रमाणात असते.
1640 ते 1650 च्या दरम्यान इटालियन जेसुइट्स ग्रिमाल्डी आणि रिकिओली यांनी घेतलेल्या वेळेच्या स्क्वेअरशी फ्री फॉलमधील वस्तूंच्या अंतराच्या संबंधाची पुष्टी केली. त्यांनी पेंडुलमच्या दोलनांची नोंद करून पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणाची गणना देखील केली.
न्यूटनचा गुरुत्वाकर्षणाचा सिद्धांत
1679 मध्ये, रॉबर्ट हूक यांनी इंग्लिश गणितज्ञ आयझॅक न्यूटन यांना परिभ्रमण गतीविषयीची त्यांची गृहीते लिहिली, जी अंशतः व्यस्त-चौरस बलावर अवलंबून असते. 1684 मध्ये, हूक आणि न्यूटन दोघांनीही एडमंड हॅलीला सांगितले की त्यांनी ग्रहांच्या गतीचा व्यस्त-चौरस नियम सिद्ध केला आहे.
हूकने त्याचे पुरावे सादर करण्यास नकार दिला, परंतु न्यूटनने जिरममध्ये डी मोटू कॉर्पोरम तयार केले, ज्यामध्ये त्याने केप्लरचे ग्रहांच्या गतीचे नियम प्राप्त केले. हॅलीने न्यूटनच्या फिलॉसॉफी नॅचरलिस प्रिन्सिपिया मॅथेमॅटिकामध्ये त्यांच्या कार्याचा विस्तार करण्यास समर्थन दिले, ज्यामध्ये त्यांनी सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षणाच्या व्यस्त-चौरस नियमाची कल्पना केली.
न्यूटनच्या म्हणण्यानुसार, त्याने “ग्रहांना त्यांच्या कक्षेत ठेवणार्‍या शक्तींनी ते ज्या केंद्रांभोवती फिरतात त्या केंद्रांपासून त्यांच्या अंतराच्या वर्गाप्रमाणे पारस्परिक रीतीने केले पाहिजेत असे अनुमान काढले: आणि त्याद्वारे चंद्राला तिच्या कक्षेत ठेवण्यासाठी आवश्यक असलेल्या शक्तीची तुलना पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर गुरुत्वाकर्षण; आणि त्यांना जवळजवळ उत्तर सापडले.” समीकरण खालीलप्रमाणे आहे.
जेथे F हे बल आहे, m1 आणि m2 हे परस्परसंवाद करणाऱ्या वस्तूंचे वस्तुमान आहेत, r हे वस्तुमानाच्या केंद्रांमधील अंतर आहे आणि G हे गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक आहे.
युरेनसच्या हालचालींच्या आधारे नेपच्यूनच्या अस्तित्वाचा अंदाज लावण्यासाठी जेव्हा इतर ग्रहांच्या क्रियांचा हिशेब देता येत नाही तेव्हा न्यूटनच्या सिद्धांताला सर्वात मोठे यश मिळाले. जॉन काउच अॅडम्स आणि अर्बेन ले व्हेरिअर या दोघांनी केलेल्या गणनेने ग्रहाच्या सामान्य स्थितीचा अंदाज लावला आणि ले व्हेरिअरच्या गणनेने जोहान गॉटफ्रीड गॅले यांना नेपच्यूनचा शोध लावला.
बुधाच्या कक्षेतील विसंगतीने न्यूटनच्या सिद्धांतातील दोष दाखवले. 19व्या शतकाच्या अखेरीस, हे ज्ञात होते की त्याच्या कक्षेत किंचित विस्कळीतपणा दिसून आला होता ज्याचा संपूर्णपणे न्यूटनच्या सिद्धांतानुसार लेखाजोखा करता येत नाही, परंतु दुसर्या त्रासदायक ग्रहासाठी सर्व शोध निष्फळ ठरले होते.
1915 मध्ये अल्बर्ट आइनस्टाइनच्या सामान्य सापेक्षतेच्या नवीन सिद्धांताद्वारे या समस्येचे निराकरण करण्यात आले, ज्यामध्ये बुधच्या कक्षेतील लहान विसंगती होती. ही विसंगती बुध ग्रहाच्या परिघातील 42.98 आर्कसेकंद प्रति शतकाची प्रगती होती.
जरी न्यूटनचा सिद्धांत अल्बर्ट आइनस्टाईनच्या सामान्य सापेक्षतेने ओलांडला गेला असला तरी, बहुतेक आधुनिक गैर-सापेक्ष गुरुत्वाकर्षण गणिते अजूनही न्यूटनच्या सिद्धांताचा वापर करून केली जातात कारण ते कार्य करणे सोपे आहे आणि ते पुरेसे लहान वस्तुमान, वेग आणि ऊर्जा समाविष्ट असलेल्या बहुतेक अनुप्रयोगांसाठी पुरेसे अचूक परिणाम देते.
समतुल्य तत्त्व
गॅलिलिओ, लॉरँड इटोव्हॉस आणि आइन्स्टाईन यांसारख्या संशोधकांच्या एका पाठोपाठ शोधलेल्या समतुल्यतेचे तत्त्व, सर्व वस्तू सारख्याच प्रकारे पडतात आणि गुरुत्वाकर्षणाचे परिणाम प्रवेग आणि क्षीणतेच्या काही पैलूंपासून वेगळे करता येत नाहीत अशी कल्पना व्यक्त करते. कमकुवत समतुल्य तत्त्वाची चाचणी करण्याचा सर्वात सोपा मार्ग म्हणजे वेगवेगळ्या वस्तुमानाच्या किंवा रचनांच्या दोन वस्तू व्हॅक्यूममध्ये टाकणे आणि ते एकाच वेळी जमिनीवर आदळतात की नाही हे पाहणे.
इतर शक्ती नगण्य असताना सर्व वस्तू एकाच दराने पडतात हे असे प्रयोग दाखवतात. अधिक अत्याधुनिक चाचण्या Eötvös द्वारे शोधलेल्या प्रकारच्या टॉर्शन शिल्लक वापरतात. उपग्रह प्रयोग, उदाहरणार्थ STEP, अवकाशातील अधिक अचूक प्रयोगांसाठी नियोजित आहेत.
समतुल्य तत्त्वाच्या फॉर्म्युलेशनमध्ये हे समाविष्ट आहे:
- कमकुवत समतुल्य तत्त्व: गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रातील बिंदूच्या वस्तुमानाचा प्रक्षेपण केवळ त्याच्या प्रारंभिक स्थितीवर आणि वेगावर अवलंबून असतो आणि तो त्याच्या संरचनेपासून स्वतंत्र असतो.
- आइन्स्टाईन समतुल्यता तत्त्व: मुक्तपणे पडणाऱ्या प्रयोगशाळेतील कोणत्याही स्थानिक गैर-गुरुत्वाकर्षण प्रयोगाचे परिणाम प्रयोगशाळेच्या वेगापासून आणि अवकाशकाळातील त्याचे स्थान यापासून स्वतंत्र असतात.
- वरील दोन्ही आवश्यक असलेले मजबूत समतुल्य तत्त्व.
सामान्य सापेक्षता
सामान्य सापेक्षतेमध्ये, गुरुत्वाकर्षणाचे परिणाम बलाच्या ऐवजी अवकाशकालीन वक्रतेवर अवलंबून असतात. सामान्य सापेक्षतेचा प्रारंभ बिंदू म्हणजे समतुल्यता तत्त्व, जे मुक्त घसरण आणि जडत्व गतीशी समतुल्य करते आणि जमिनीवर जडत्व नसलेल्या निरीक्षकांच्या सापेक्ष मुक्त-पडणाऱ्या जड वस्तूंचे प्रवेगक म्हणून वर्णन करते. तथापि, न्यूटोनियन भौतिकशास्त्रात, किमान एक वस्तू शक्तीद्वारे चालविल्याशिवाय असे कोणतेही प्रवेग होऊ शकत नाही.
आइन्स्टाईनने असे सुचवले की स्पेसटाइम पदार्थाने वक्र आहे आणि मुक्त-पडणाऱ्या वस्तू वक्र अवकाशकाळात स्थानिक पातळीवर सरळ मार्गाने फिरत आहेत. या सरळ मार्गांना जिओडेसिक्स म्हणतात. न्यूटनच्या गतीच्या पहिल्या नियमाप्रमाणे, आइन्स्टाईनचा सिद्धांत असे सांगते की जर एखाद्या वस्तूवर बल लागू केले तर ते भू-विषयपासून विचलित होईल.
उदाहरणार्थ, उभे असताना आपण यापुढे जिओडेसिक्सचे अनुसरण करत नाही कारण पृथ्वीचा यांत्रिक प्रतिकार आपल्यावर ऊर्ध्वगामी शक्तीचा प्रभाव पाडतो आणि परिणामी आपण जमिनीवर जड नसतो. हे स्पेसटाइममध्ये जिओडेसिक्सच्या बाजूने फिरणे हे जडत्व का मानले जाते हे स्पष्ट करते.
आइन्स्टाईनने सामान्य सापेक्षतेची क्षेत्रीय समीकरणे शोधून काढली, जी पदार्थाची उपस्थिती आणि स्पेसटाइमची वक्रता यांच्याशी संबंधित आहेत आणि त्यांच्या नावावर आहेत. आइन्स्टाईन फील्ड समीकरणे 10 एकाचवेळी, नॉन-रेखीय, विभेदक समीकरणांचा संच आहे. फील्ड समीकरणांचे निराकरण हे स्पेसटाइमच्या मेट्रिक टेन्सरचे घटक आहेत. मेट्रिक टेन्सर स्पेसटाइमच्या भूमितीचे वर्णन करतो. स्पेसटाइमसाठी जिओडेसिक पथ मेट्रिक टेन्सरवरून मोजले जातात.
गुरुत्वाकर्षण आणि क्वांटम यांत्रिकी
क्वांटम मेकॅनिक्सच्या समान फ्रेमवर्कसह गुरुत्वाकर्षणाच्या लहान-स्तरीय परस्परसंवादांचे वर्णन करणे शक्य आहे का हा एक खुला प्रश्न आहे. सामान्य सापेक्षता मोठ्या प्रमाणात मोठ्या प्रमाणात गुणधर्मांचे वर्णन करते तर क्वांटम मेकॅनिक्स हे पदार्थाच्या सर्वात लहान प्रमाणात परस्परसंवादांचे वर्णन करण्यासाठी फ्रेमवर्क आहे. बदलांशिवाय हे फ्रेमवर्क विसंगत आहेत.
क्वांटम फील्ड सिद्धांताच्या चौकटीत गुरुत्वाकर्षणाचे वर्णन करण्याचा एक मार्ग आहे, जो इतर मूलभूत परस्परसंवादांचे अचूक वर्णन करण्यात यशस्वी झाला आहे. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फोर्स आभासी फोटॉनच्या देवाणघेवाणीतून उद्भवते, जेथे गुरुत्वाकर्षणाचे QFT वर्णन असे आहे की आभासी गुरुत्वाकर्षणाची देवाणघेवाण होते. हे वर्णन शास्त्रीय मर्यादेत सामान्य सापेक्षतेचे पुनरुत्पादन करते. तथापि, हा दृष्टिकोन प्लँक लांबीच्या क्रमाने कमी अंतरावर अयशस्वी होतो, जेथे क्वांटम गुरुत्वाकर्षणाचा अधिक संपूर्ण सिद्धांत आवश्यक आहे.
पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण
पृथ्वीसह प्रत्येक ग्रह त्याच्या स्वतःच्या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्राने वेढलेला आहे, ज्याची संकल्पना न्यूटोनियन भौतिकशास्त्रानुसार सर्व वस्तूंवर एक आकर्षक शक्ती आहे. गोलाकार सममितीय ग्रह गृहीत धरल्यास, पृष्ठभागाच्या वरच्या कोणत्याही बिंदूवर या क्षेत्राची ताकद ग्रहांच्या शरीराच्या वस्तुमानाच्या प्रमाणात आणि त्यांच्या शरीराच्या केंद्रापासून अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते.
गुरुत्वाकर्षण क्षेत्राची शक्ती संख्यात्मकदृष्ट्या त्याच्या प्रभावाखाली असलेल्या वस्तूंच्या प्रवेगाइतकी असते. पृथ्वीच्या पृष्ठभागाजवळ घसरणार्‍या वस्तूंच्या प्रवेगाचा दर अक्षांश, पर्वत आणि कडा यासारख्या पृष्ठभागाच्या वैशिष्ट्यांवर आणि कदाचित असामान्यपणे उच्च किंवा कमी उप-पृष्ठभागाच्या घनतेवर अवलंबून असतो. वजन आणि मापांच्या हेतूंसाठी, आंतरराष्ट्रीय एकक प्रणाली (SI) अंतर्गत, आंतरराष्ट्रीय वजन आणि माप ब्युरोद्वारे प्रमाणित गुरुत्व मूल्य परिभाषित केले जाते.
ते मूल्य, जी दर्शविले जाते, g = 9.80665 m/s2 (32.1740 ft/s2) आहे.
9.80665 m/s2 हे मानक मूल्य मूलत: आंतरराष्ट्रीय समितीने 1901 मध्ये 45° अक्षांशासाठी दत्तक घेतलेले आहे, जरी ते दहा हजारात सुमारे पाच भागांनी खूप जास्त असल्याचे दर्शविले गेले आहे. हे मूल्य हवामानशास्त्रात आणि काही मानक वातावरणात 45° अक्षांशाचे मूल्य म्हणून टिकून राहिले आहे जरी ते 45°32’33 अक्षांशावर अधिक अचूकपणे लागू होते.
g साठी प्रमाणित मूल्य गृहीत धरून आणि हवेच्या प्रतिकाराकडे दुर्लक्ष करून, याचा अर्थ असा होतो की पृथ्वीच्या पृष्ठभागाजवळ मुक्तपणे पडणारी एखादी वस्तू त्याच्या वंशाच्या प्रत्येक सेकंदासाठी त्याचा वेग 9.80665 m/s (32.1740 ft/s किंवा 22 mph) ने वाढवते.
अशाप्रकारे, विश्रांतीपासून सुरू होणारी एखादी वस्तू एका सेकंदानंतर 9.80665 m/s (32.1740 ft/s) चा वेग गाठेल, दोन सेकंदांनंतर अंदाजे 19.62 m/s (64.4 ft/s) आणि असेच पुढे 9.80665 m/s (m/s) जोडून 32.1740 फूट/से) प्रत्येक परिणामी वेगासाठी. तसेच, हवेच्या प्रतिकाराकडे दुर्लक्ष करून, कोणत्याही आणि सर्व वस्तू एकाच उंचीवरून खाली आल्यावर एकाच वेळी जमिनीवर आदळतील.
न्यूटनच्या तिसर्‍या नियमानुसार, पृथ्वीला स्वतःच एका घसरणार्‍या वस्तूवर प्रक्षेपित केलेल्या विशालतेच्या समान आणि विरुद्ध दिशेने एक बल अनुभवतो. याचा अर्थ असा की पृथ्वी देखील त्या वस्तूच्या दिशेने वेग घेते जोपर्यंत त्यांची टक्कर होत नाही. पृथ्वीचे वस्तुमान प्रचंड असल्यामुळे, तथापि, या विरुद्ध शक्तीने पृथ्वीला दिलेला प्रवेग वस्तूच्या तुलनेत नगण्य आहे.
पृथ्वीशी टक्कर दिल्यानंतर जर ती वस्तू उसळत नसेल, तर त्यातील प्रत्येक वस्तू दुसर्‍यावर एक प्रतिकारक संपर्क शक्ती वापरते जी गुरुत्वाकर्षणाच्या आकर्षक शक्तीला प्रभावीपणे संतुलित करते आणि पुढील प्रवेग रोखते.
पृथ्वीवरील गुरुत्वाकर्षण शक्ती ही दोन शक्तींची परिणती (वेक्टर बेरीज) आहे:
(a) न्यूटनच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या वैश्विक नियमानुसार गुरुत्वाकर्षण.
(b) केंद्रापसारक शक्ती, ज्याचा परिणाम पृथ्वीबाऊंड, फिरत्या संदर्भ फ्रेमच्या निवडीमुळे होतो.
पृथ्वीच्या परिभ्रमणामुळे निर्माण होणाऱ्या केंद्रापसारक शक्तीमुळे आणि विषुववृत्तावरील बिंदू पृथ्वीच्या केंद्रापासून सर्वात दूर असल्यामुळे विषुववृत्तावर गुरुत्वाकर्षण बल सर्वात कमकुवत आहे. गुरुत्वाकर्षणाचे बल अक्षांशानुसार बदलते आणि विषुववृत्तावर सुमारे 9.780 m/s2 ते ध्रुवांवर सुमारे 9.832 m/s2 पर्यंत वाढते.
गुरुत्वाकर्षण आणि खगोलशास्त्र
न्यूटनच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमाच्या वापरामुळे आपल्याकडे सौरमालेतील ग्रह, सूर्याचे वस्तुमान आणि क्वासारच्या तपशीलांबद्दलची बरीचशी तपशीलवार माहिती मिळवणे शक्य झाले आहे; न्यूटनच्या गुरुत्वाकर्षणाचा नियम वापरून गडद पदार्थाच्या अस्तित्वाचाही अंदाज लावला जातो. जरी आपण सर्व ग्रहांवर किंवा सूर्याकडे प्रवास केला नसला तरी आपल्याला त्यांचे वस्तुमान माहित आहे.
हे वस्तुमान कक्षाच्या मोजलेल्या वैशिष्ट्यांवर गुरुत्वाकर्षणाचे नियम लागू करून प्राप्त केले जातात. अंतराळात एखादी वस्तू तिच्यावर कार्य करणाऱ्या गुरुत्वाकर्षणाच्या शक्तीमुळे त्याची कक्षा राखते.
ग्रह ताऱ्यांभोवती फिरतात, तारे आकाशगंगा केंद्रांमध्ये फिरतात, आकाशगंगा क्लस्टर्समध्ये वस्तुमानाच्या केंद्राभोवती फिरतात आणि क्लस्टर्स सुपरक्लस्टरमध्ये प्रदक्षिणा घालतात. एका वस्तूने दुसऱ्या वस्तूवर लावलेले गुरुत्वाकर्षण बल त्या वस्तूंच्या वस्तुमानाच्या गुणाकाराच्या थेट प्रमाणात आणि त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते.
‘सामान्य जागा’ आणि ‘काळ’ सोबत सर्वात जुने गुरुत्वाकर्षण ‘प्लँक युग’ दरम्यान विकसित झाले, शक्यतो सध्याच्या अज्ञात रीतीने प्राथमिक अवस्थेतून.
गुरुत्वीय विकिरण
सामान्य सापेक्षता भाकीत करते की गुरुत्वाकर्षण किरणोत्सर्गाद्वारे ऊर्जा प्रणालीच्या बाहेर वाहून नेली जाऊ शकते. कोणतीही प्रवेगक बाब स्पेस-टाइम मेट्रिकमध्ये वक्रता निर्माण करू शकते, ज्यामुळे गुरुत्वीय विकिरण प्रणालीपासून दूर नेले जाते.
सह-प्रदक्षिणा करणाऱ्या वस्तू अवकाश-काळात वक्रता निर्माण करू शकतात जसे की पृथ्वी-सूर्य प्रणाली, न्यूट्रॉन ताऱ्यांच्या जोड्या आणि कृष्णविवरांच्या जोड्या. गुरुत्वाकर्षण किरणोत्सर्गाच्या रूपात उर्जा गमावण्याची भाकीत केलेली आणखी एक खगोल भौतिक प्रणाली म्हणजे सुपरनोव्हाचा स्फोट होत आहे.
गुरुत्वीय किरणोत्सर्गाचा पहिला अप्रत्यक्ष पुरावा १९७३ मध्ये हल्स-टेलर बायनरीच्या मोजमापातून मिळाला. या प्रणालीमध्ये पल्सर आणि न्यूट्रॉन तारा एकमेकांभोवती फिरत असतात. गुरुत्वाकर्षणाच्या किरणोत्सर्गामुळे उर्जेच्या नुकसानीच्या प्रमाणात सुसंगत असलेल्या उर्जेच्या नुकसानीमुळे त्याच्या सुरुवातीच्या शोधापासून त्याचा परिभ्रमण कालावधी कमी झाला आहे. या संशोधनाला 1993 मध्ये भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले.
14 सप्टेंबर 2015 रोजी LIGO डिटेक्टर्सद्वारे गुरुत्वाकर्षण रेडिएशनचा पहिला थेट पुरावा मोजला गेला. पृथ्वीपासून 1.3 अब्ज-प्रकाश वर्षे अंतरावर असलेल्या दोन कृष्णविवरांच्या टक्कर दरम्यान उत्सर्जित झालेल्या गुरुत्वीय लहरींचे मोजमाप करण्यात आले. हे निरीक्षण आइन्स्टाईन आणि इतरांच्या सैद्धांतिक अंदाजांना पुष्टी देते की अशा लहरी अस्तित्वात आहेत.
हे गुरुत्वाकर्षणाचे स्वरूप आणि बिग बँगसह विश्वातील घटनांचे व्यावहारिक निरीक्षण आणि समजून घेण्याचा मार्ग देखील खुला करते. न्यूट्रॉन तारा आणि कृष्णविवर निर्मिती देखील गुरुत्वीय विकिरण शोधण्यायोग्य प्रमाणात तयार करतात. या संशोधनाला 2017 मध्ये भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले.
2020 पर्यंत, सौर मंडळाद्वारे उत्सर्जित होणारे गुरुत्वाकर्षण रेडिएशन सध्याच्या तंत्रज्ञानाद्वारे मोजण्यासाठी खूपच लहान आहे.
गुरुत्वाकर्षणाची गती
डिसेंबर 2012 मध्ये, चीनमधील एका संशोधन संघाने घोषित केले की त्यांनी पूर्ण आणि नवीन चंद्र दरम्यान पृथ्वीच्या भरतीच्या फेज लॅगचे मोजमाप तयार केले आहे जे हे सिद्ध करते की गुरुत्वाकर्षणाचा वेग प्रकाशाच्या वेगाच्या बरोबरीचा आहे. याचा अर्थ असा की जर सूर्य अचानक नाहीसा झाला, तर पृथ्वी साधारणपणे 8 मिनिटे रिकाम्या बिंदूभोवती प्रदक्षिणा घालत राहील, म्हणजे प्रकाशाला ते अंतर पार करण्यासाठी लागणारा वेळ. टीमचे निष्कर्ष फेब्रुवारी २०१३ मध्ये चिनी सायन्स बुलेटिनमध्ये प्रसिद्ध झाले.
ऑक्टोबर 2017 मध्ये, LIGO आणि Virgo डिटेक्टर्सना 2 सेकंदात गॅमा किरण उपग्रह आणि ऑप्टिकल टेलिस्कोप एकाच दिशेने सिग्नल पाहत असलेल्या गुरुत्वीय लहरींचे सिग्नल प्राप्त झाले. यावरून गुरुत्वीय लहरींचा वेग प्रकाशाच्या वेगाइतकाच असल्याची पुष्टी झाली.
हे सुद्धा वाचा –
