Европа разреши използването на гигантски детектор на гравитационни вълни в космоса

В четвъртък Комитетът за научни програми на Европейската космическа агенция (ЕКА) даде зелена светлина за подготовка на производството на оборудване за космическата лазерно-интерферометрична гравитационно-вълнова обсерватория по проекта LISA. Производството на трите детектора на гравитационни вълни ще започне след около една година. Съоръжението ще бъде изстреляно в космоса много по-късно, но то ще бъде невероятен скок напред в изучаването на Вселената.

Доскоро хората можеха да изучават космоса в целия спектър на електромагнитното излъчване – от радиото през оптиката до гама-лъчите. С пускането на лазерно-интерферометричната гравитационно-вълнова обсерватория LIGO в САЩ през 2015 година хората вече имат възможност да улавят гравитационни вълни. Благодарение на това Вселената се появи пред учените в нова светлина, която не може да бъде надценена.

Например с LIGO получихме възможност директно да улавяме сигнали от черни дупки – невидими и следователно все още хипотетични обекти.

Проектът LISA ще даде възможност за улавяне на подобни сигнали в много по-широк спектър от явления. Очаква се да бъдат засечени „реликтови“ гравитационни вълни

Обсерваториите за гравитационни вълни на Земята – двата детектора LIGO в САЩ, един Virgo в Италия и един KAGRA в Япония са ограничени от дължината си и от въздействието на всевъзможни смущения. Всяко от рамената на интерферометрите на Земята е с дължина около 3 км. Лазерен лъч се движи многократно по всяко от тях благодарение на огледала. Ако през детектора премине гравитационна вълна, един от коридорите се разтяга или компресира в процеса на изкривяване на геометрията на пространство-времето. Тогава лъчът в този коридор преминава със закъснение или с изпреварване на лъча в съседния коридор (коридорите са свързани с буквата „G“). В детектора единият лъч се наслагва върху другия и разликата във фазовото изместване ще ни подскаже за мащаба на събитието.

Сравнително малката дължина на коридорите ни позволява да откриваме гравитационни вълни само с висока честота. На първо място, това ни ограничава по отношение на масата на обектите. LIGO и други детектори откриват вълни само от сливания на обекти като неутронни звезди и малки черни дупки. Второ, честотата на гравитационните вълни се увеличава само преди сливането на такива обекти, когато гравитацията ги кара да се въртят бясно около общ център на масата.

За да се уловят нискочестотни гравитационни вълни, сензорите трябва да бъдат разположени на голямо разстояние един от друг

Само тогава ще бъде възможно да се наблюдава гравитацията на сдвоени обекти една година преди сливането им. Както и да се улови сливането на свръхмасивни черни дупки, които не бързат и поради това излъчват гравитационни вълни в дългия диапазон на вълните.

В рамките на проекта LISA в космоса ще бъдат изстреляни три космически апарата. Всеки от тях ще представлява лазерен интерферометър, базиран на детектори, които вече са тествани в рамките на проекта LIGO. Космическите детектори ще бъдат подредени в триъгълник, в който всеки от тях ще насочва лъч към другите два. Дължината на всeки лъч ще бъде 2,5 милиона километра. Това ще бъде невероятен инструмент, който буквално никога досега не е бил в ръцете на учените. Ще можем да видим Вселената в гравитационния спектър, ако може да се нарече така. Във видеото по-горе НАСА например показа как това може да се случи с Млечния път, където всеки източник на гравитационни вълни е свързан с някакво събитие или обект. Това е почти като надникване в същността на нещата.

От техническа гледна точка нищо не ни пречи да поставим детектори в космоса на различно разстояние, за да увеличим чувствителността им към гравитационните явления. Ето защо учените обосноваха възможността детекторите да бъдат разположени на разстояние 295 милиона километра един от друг! Възможно е до 2034 година, когато детекторите на LISA ще бъдат изстреляни в космоса да имаме възможност да направим този проект още по-революционен.