ESA patvirtino LISA kosminės gravitacinės bangos observatorijos statybą

Europos kosmoso agentūra ir NASA uždegė žalią šviesą Laser Interferometer Space Antenna (LISA) projektui – milžiniškam kosminių gravitacinių bangų detektoriui, skirtam aptikti erdvėlaikio pulsacijas, kurias sukelia milžiniškų juodųjų skylių susidūrimas galaktikų centruose su kitais masyviais objektais.

Detektorių sudarys trys erdvėlaiviai, plūduriuojantys 2,5 milijono kilometrų atstumu, sudarydami lazerio šviesos trikampį, kuris galės aptikti kosmoso iškraipymus, kuriuos sukelia smarkūs visatą ardantys neutroninių žvaigždžių ir juodųjų skylių susidūrimai.

Interferometras veikia tais pačiais principais, kaip ir esamas antžeminis LIGO (Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory) eksperimentas, kuris pirmą kartą aptiko gravitacines bangas 2015 m. Tačiau LISA padidinimas iki milijono kartų leis aptikti žemesnio dažnio gravitacines bangas ir atskleisti šiuo metu LIGO nepasiekiamas kosmines katastrofas.

„Naudodami lazerio spindulius kelių kilometrų atstumu, antžeminiai instrumentai gali aptikti gravitacines bangas, kylančias dėl įvykių, susijusių su žvaigždžių dydžio objektais, pavyzdžiui, supernovų sprogimais arba supertankių žvaigždžių ir žvaigždžių masės juodųjų skylių susiliejimu. Norėdami išplėsti gravitacijos tyrimų ribas, turime eiti į kosmosą, – sakė LISA vadovaujanti mokslininkė Nora Lützgendorf. – Dėl didžiulio atstumo, įveikto skrydžio metu, mums pavyko peržengti gravitacijos ribas. „Dėl didžiulio atstumo, kurį įveikia LISA lazeriniai signalai, ir nepaprasto jo instrumentų stabilumo, mes tirsime gravitacines bangas žemesnio dažnio nei įmanoma Žemėje, atskleisdami įvykius kitokiu mastu iki pat laiko aušros.

Gravitacinės bangos yra smūginės bangos, atsirandančios erdvėlaikyje, kai susiduria du itin tankūs objektai, tokie kaip neutroninės žvaigždės ar juodosios skylės.

LIGO detektorius aptinka gravitacines bangas, paimdamas mažyčius erdvėlaikio audinio iškraipymus, kuriuos sukuria šios bangos, praeindamos per Žemę. L formos detektorius turi dvi svirtis, kurių viduje yra du vienodi lazerio spinduliai, kurių kiekvienas yra 4 km ilgio.

Kai gravitacinė banga pasiekia mūsų kosminius krantus, vienoje LIGO detektoriaus rankoje esantis lazeris susitraukia ir plečiasi kitoje, įspėdamas mokslininkus apie bangos buvimą. Tačiau nedidelis šio iškraipymo mastas (dažnai kelios tūkstantosios protono arba neutrono dydžio) reiškia, kad detektoriai turi būti nepaprastai jautrūs – ir kuo ilgesni šie detektoriai, tuo jautresni jie tampa.

Trijų LISA erdvėlaivių žvaigždyne, kuris bus pradėtas statyti 2025 m., bus trys Rubiko kubo dydžio aukso-platinos kubeliai, kurie šaudys lazerio spindulius vienas kito teleskopuose už milijonų kilometrų.

Kai palydovai seka Žemę savo orbita aplink Saulę, bet kokius nedidelius kelio ilgio sutrikimus tarp jų užregistruos LISA ir grąžins mokslininkams. Tada tyrėjai galės naudoti tikslius kiekvieno pluošto pokyčius, kad nustatytų trikampius, kad nustatytų, iš kur kyla gravitaciniai trikdžiai, ir nukreipti į juos optinius teleskopus tolesniam tyrimui.

Kadangi gravitacinės pulsacijos sukuriamos dar prieš susidūriant supermasyviems astronominiams objektams, LISA mokslininkams iš anksto įspės kelis mėnesius, kol susidūrimas taps matomas optiniais teleskopais.

Beprecedentinis detektoriaus jautrumas taip pat leis matyti silpniausius pulsavimus, atsirandančius dėl kosminės aušros įvykių – kruvinų Didžiojo sprogimo padarinių – ir atsakys į kai kuriuos didžiausius ir aktualiausius kosmologijos klausimus.

Teleskopas, sukurtas bendradarbiaujant ESA, NASA ir tarptautiniams mokslininkams, bus pakeltas į dangų raketa Ariane 3 2035 m.

Taip pat skaitykite:

• Hassell ir ESA parodė novatorišką bazinę Mėnulio paviršiaus koncepciją
• ESA raketa Ariane 6 išlaikė kritinį variklio bandymą