Letjelica LISA završila je temeljni test opažanja gravitacijskog vala

Misija LISA Pathfinder-a mogla bi nam pomoći da bolje razumijemo meteore, asteroide, satelite i razne druge projektile koji zaobilaze prostor nezamislivim brzinama, ali ima jedan primarni cilj: provjeru potencijala za promatranje i proučavanje gravitacijskih valova koji se kreću kroz prostor. Više od 900 000 milja od Zemlje, prototip svemirske letjelice uzeo je jedan veliki korak bliže tom cilju. U novom članku objavljenom u. T Physical Review Letters, LISA tim otkriva da su LPF-ovi testovi slobodnog pada bili revolucionarni uspjeh, koji su premašili početna očekivanja i djelovali s preciznošću koja je više od pet puta bolja nego što je prvobitno bilo potrebno.

Kada je Europska svemirska agencija napokon u prosincu prošle godine lansirala najsuvremeniju svemirsku letjelicu, znali smo o gravitacijskim valovima - osim što smo imali jako dobar predosjećaj da su ovi valovi u prostor-vremenu prvi put pretpostavili Albert Einstein barem postojali., Tada su zapravo znanstvenici pronađeno gravitacijski valovi - koristeći par ultra-osjetljivih instrumenata ovdje na površini Zemlje za otkrivanje vrlo slabih signala gravitacijskih valova koje je proizveo par masivnih crnih rupa koje sudaraju u jednu-drugu.

Otkriće LIGO-a bilo je dobro za projekt LISA budući da je utvrđeno da su gravitacijski valovi zaista vidljivi. Naravno, otkriće LIGO-a bilo je nešto kao pravo mjesto u pravo vrijeme. Da bismo doista proučavali gravitacijske valove i dopustili da vidimo kako svemir izgleda izvan elektromagnetskog spektra, moramo biti u mogućnosti promatrati takve signale na niskim frekvencijama - možda čak i do 0,1 Hz. To znači da trebate sustav koji promatra sitne trepere u prostor-vremenu na udaljenosti većoj od milijun kilometara, bez smetnji od seizmičkih, termalnih ili zemaljskih aktivnosti. To se neće dogoditi na Zemlji.

Einstein je predvidio prisutnost gravitacijskih valova kada je razvio svoju teoriju relativnosti. "Stoljeće kasnije, mi smo ovdje utirući put za prvi opservatorij velikog gravitacijskog vala u svemiru", izjavio je novinarima Fabio Favata, šef koordinacijskog ureda za znanstvenu upravu ESA-e na tiskovnoj konferenciji u utorak. Budući da se gravitacijski valovi nesmetano kreću kroz svemir, oni daju znanstvenicima kozmološki pogled na svijet koji je transparentan. Favata je usporedio gravitacijske valove sa šumovima šume koji pružaju tragove o tome što postoji između gustih gustih biljaka drveća - čuvanih ali neviđenih. Instrumenti za pronalaženje gravitacijskih valova su mikrofoni koji nam pomažu u slušanju tih zvukova.

Što nam zapravo mogu pomoći gravitacijski valovi o svemiru? Iako postoji nada da nam ovi signali mogu pomoći u boljoj karakterizaciji zvjezdanih populacija u galaktičkim regijama, glavna prednost bi bila pomoć u boljem razumijevanju crnih rupa. Uhvatiti sve što je u njegovoj blizini, uključujući i svjetlo, crne rupe su iznimno tajanstvena pojava o kojoj astrofizičari malo znaju. Gravitacijski valovi mogli bi konačno pružiti vrstu informacija koja nam je potrebna za procjenu potpunijeg pogleda na to kako izgleda crna rupa, kako se ponaša, kako se razvija, itd.

Zato su posljednji rezultati misije LISA Pathfinder tako važni. U idealnom scenariju, znanstvenici bi otkrili gravitacijske valove u svemiru lansiranjem dvaju ili više objekata u svemir i držanjem ih razdvojenih stotinama tisuća ili čak milijuna milja, te lansiranjem lasera između onih objekata koji su u stanju pokupiti vrlo slabe signale kao gravitacijski valovi.

Takav bi projekt zahtijevao ogromnu količinu vremena i resursa, tako da prvo morate dokazati koncept prije nego što možete zapravo započeti sam eksperiment. Znanstvenici ESA-e u osnovi su smanjili taj koncept u jedinstvenu letjelicu - LISA Pathfinder. Unutar svemirske letjelice nalaze se dvije mase od dva kilograma zlatne platine koje su puštene u vakuumsku komoru u veljači, s prvim danom rada koji počinje 1. ožujka. Objekti su preblizu jedan drugom da bi se izmjerio gravitacijski val, ali okruženje LISA Pathfinder dopušta znanstvenicima da odrede je li moguće da ovi objekti postignu savršen slobodan pad u kojem je njihovo kretanje kontrolirano samo gravitacijom. Opservatorija velikih razmjera trebala bi istu vrstu validacije - da vanjske sile ne bi pokazivale prekomjerni gravitacijski utjecaj na objekte.

LISA Pathfinder je mjerila relativna ubrzanja između dva objekta pomoću laserskog interferometra koji je mogao otkriti promjene na skali manjoj od deset milijuna milijardu milijarde Zemljinog gravitacijskog ubrzanja - što odgovara težini virusa na Zemlji. Evo što je još luđe: ometanje "buke" mjerene letjelicom bilo je 100 puta manje od onog što su znanstvenici ESA-e očekivali. Sposobnost mjerenja istinskog slobodnog pada ključna je prekretnica prema opsežnoj studiji gravitacijskog vala u svemiru, a sada LISA projekt stavlja na kraći put prema krajnjem cilju izgradnje i pokretanja opservatorija gravitacijskih valova.

ESA je predložila godinu pokretanja 2034. godine za opservatorij velikih gravitacijskih valova. Laseri bi mjerili fluktuacije u objektima odijeljenim milijunima milja u tri svemirske letjelice smještene na trokutasti način.