LISA kozmická loď dokončí prelomový test gravitačnej vlny

Misia LISA Pathfinder by nám mohla pomôcť lepšie pochopiť meteory, asteroidy, satelity a rôzne iné projektily, ktoré by sa dali okolo priestoru pri nepredstaviteľných rýchlostiach, ale má jeden primárny cieľ: overiť potenciál pozorovania a štúdia gravitačných vĺn pohybujúcich sa v priestore. Prototyp kozmickej lode s viac ako 900 000 km od Zeme urobil jeden obrovský skok bližšie k tomuto cieľu. V novom dokumente uverejnenom v Fyzické prehľadové listy tím LISA odhalil, že testy padajúceho LPF boli prelomovým úspechom, ktorý prevyšoval počiatočné očakávania a pôsobil s presnosťou, ktorá je viac ako päťkrát lepšia, ako sa pôvodne požadovalo.

Keď Európska vesmírna agentúra napokon minulý rok v decembri vypustila najmodernejšiu kozmickú loď, vedeli sme o ničom inom o gravitačných vlnách - okrem toho, že sme mali skutočne dobrý pocit, že tieto vlnky v časopriestore najprv predpokladali Albert Einstein., V skutočnosti vedci nájdených gravitačné vlny - pomocou dvojice ultra citlivých nástrojov na povrchu Zeme na detekciu veľmi slabých signálov gravitačných vĺn, ktoré vznikli dvojicou masívnych čiernych dier, ktoré sa zrazili do seba.

Objav LIGO bol prínosom pre projekt LISA, pretože zistil, že gravitačné vlny sú skutočne pozorovateľné. Objav LIGO samozrejme bol niečo ako „správne miesto v správnom čase“. Aby sme skutočne študovali gravitačné vlny a umožnili nám nahliadnuť do toho, ako vesmír vyzerá mimo elektromagnetického spektra, musíme byť schopní pozorovať tieto druhy signálov pri nízkych frekvenciách - možno až 0,1 Hz. To znamená, že potrebujete systém, ktorý pozoruje malé blikanie v časopriestore na vzdialenosť až milión míľ, bez rušenia zo seizmickej, tepelnej alebo pozemskej aktivity. To sa nestane na Zemi.

Einstein predpovedal prítomnosť gravitačných vĺn, keď vyvinul svoju teóriu relativity. „O jedno storočie neskôr tu pripravujeme pôdu pre prvé rozsiahle observatórium gravitačných vĺn vo vesmíre,“ povedal novinár na tlačovej konferencii Fabio Favata, vedúci koordinačného úradu pre vedecké riaditeľstvo ESA. Pretože gravitačné vlny sa pohybujú vo vesmíre bez prekážok, dávajú vedcom kozmologický pohľad na svet, ktorý je transparentný. Favata prirovnal gravitačné vlny k zvukom lesa, ktoré poskytujú vodítko na to, čo existuje medzi hustými hustými hájmi stromov - počuť, ale neviditeľné. Nástroje používané na nájdenie gravitačných vĺn sú mikrofóny, ktoré nám pomáhajú počúvať tieto zvuky.

Čo nám môžu gravitačné vlny pomôcť ukázať nám vesmír? Hoci existuje nádej, že tieto signály nám môžu pomôcť lepšie charakterizovať hviezdne populácie v galaktických oblastiach, hlavnou výhodou by bolo pomôcť lepšie pochopiť čierne diery. Zachytenie všetkého, čo je v jeho blízkosti, vrátane svetla, čierne diery sú mimoriadne tajomným fenoménom, o ktorom astrofyzici vedia len málo. Gravitačné vlny by mohli konečne poskytnúť druh informácií, ktoré potrebujeme na posúdenie úplnejšieho pohľadu na to, ako vyzerá čierna diera, ako sa správa, ako sa vyvíja atď.

Preto sú najnovšie výsledky misie LISA Pathfinder také dôležité. V ideálnom prípade by vedci odhalili gravitačné vlny vo vesmíre tým, že vypustia dva alebo viac objektov do vesmíru a ponechajú ich oddelené státisícami alebo dokonca miliónmi míľ a vypália laser medzi tie objekty, ktoré sú schopné zachytiť na veľmi slabých signáloch. ako gravitačné vlny.

Projekt, ako je tento, by si vyžadoval obrovské množstvo času a zdrojov, takže musíte najprv dokázať koncepciu predtým, ako môžete skutočne začať experiment sám. Vedci ESA v podstate tento koncept zmenšili na jedinú kozmickú loď - LISA Pathfinder. Vo vnútri kozmickej lode sa nachádzajú dve dvoj kilogramové hmotnosti zlata-platiny, ktoré boli vo februári uvoľnené do vákuovej komory, pričom prvý deň prevádzky sa začína 1. marca. Objekty sú príliš blízko k sebe na meranie gravitačnej vlny Ale prostredie LISA Pathfinder umožňuje vedcom určiť, či je možné, aby tieto objekty dosiahli dokonalý voľný pád, v ktorom je ich pohyb kontrolovaný iba gravitáciou. Veľkoplošné observatórium by potrebovalo rovnaký druh validácie - že vonkajšie sily by nemali prejavovať neprimeraný gravitačný vplyv na objekty.

LISA Pathfinder meral relatívne zrýchlenie medzi dvomi objektmi pomocou laserového interferometra, ktorý mohol detegovať zmeny v mierke menšej ako desať miliónovtiny miliárdtiny gravitačného zrýchlenia Zeme - čo zodpovedá hmotnosti vírusu na Zemi. Tu je to, čo je ešte bláznivejšie: Interferujúci „hluk“ meraný kozmickou loďou bol 100-krát nižší, než očakávali vedci ESA. Schopnosť merať skutočný voľný pád je kľúčovým míľnikom smerom k rozsiahlej štúdii gravitačných vĺn vo vesmíre a teraz stavia projekt LISA na kratšiu cestu smerom ku konečnému cieľu budovania a spustenia observatória gravitačných vĺn.

Agentúra ESA predložila rok 2034 na spustenie rozsiahleho observatória gravitačných vĺn. Lasery by merali fluktuácie v objektoch oddelených miliónmi míľ v troch kozmických lodiach umiestnených trojuholníkovým spôsobom.