_ Spațiul Observatorul undelor gravitaționale LISA primește undă verde

Știința studierii undelor gravitaționale tocmai a primit un mare impuls datorită Agenției Spațiale Europene. Comitetul său de program științific tocmai a aprobat Antena spațială cu interferometru laser - cunoscută cu afecțiune sub numele de LISA - pentru planificarea și construcția oficială. Asta înseamnă că astronomii undelor gravitaționale vor face următorii pași pentru a capta informații despre undele gravitaționale din spațiu.

LISA – sau ceva asemănător – a fost pe planșele de desen din anii 1980. Actualul observator LISA a fost propus aproximativ un deceniu mai târziu, iar oamenii de știință au zburat într-o „misiune de descoperire” pentru a testa designul său principal. Acum, va fi un set complet de trei nave spațiale care urmează să fie lansate în 2035 și ar trebui să revoluționeze studiile undelor gravitaționale.

Constelația navei spațiale va manevra în trei poziții separate pe o orbită heliocentrică asemănătoare Pământului. În esență, ele vor forma un triunghi, unite între ele prin raze laser care vor trage fiecare pe 2,5 milioane de kilometri de spațiu. Acele fascicule vor fi principalele detectoare de unde gravitaționale. Când trece o undă, aceasta va modifica lungimea fiecărui „braț” laser.

Instrumentele sofisticate de la bord vor înregistra modificările și vor trimite acele date înapoi pe Pământ pentru analiză. Modificările diferențiale ale lungimii fiecărui braț le vor oferi oamenilor de știință informații cruciale despre obiectele care s-au ciocnit pentru a crea undele. Dacă totul va merge bine, LISA va deveni primul observator spațial dedicat exclusiv acestor ondulații în structura spațiu-timpului.

Următorii pași

Decizia de a continua cu LISA este un pas formal numit „adopție”. Practic spune că tehnologia pentru misiune și conceptul și cronologia sunt gata. Acest lucru permite agenției să continue construirea navei spațiale și a instrumentelor sale. Din acest punct, agenția este acum liberă să solicite și să selecteze contractori pentru fabricație. Procesul de proiectare și asamblare ar putea începe încă din ianuarie 2025.

Dezvoltarea LISA nu va fi ușoară, potrivit cercetătorului principal al proiectului, Nora Lützgendorf. „LISA este un efort care nu a mai fost încercat până acum”, a spus ea. „Folosind raze laser pe distanțe de câțiva kilometri, instrumentele de la sol pot detecta undele gravitaționale provenite de la evenimente care implică obiecte de dimensiunea unei stele, cum ar fi exploziile de supernove sau fuziunea stelelor hiper-dense și a găurilor negre cu masă stelară. Pentru a extinde frontiera studii gravitaționale trebuie să mergem în spațiu.Mulțumită distanței uriașe parcurse de semnalele laser pe LISA și stabilității superbe a instrumentației sale, vom sonda unde gravitaționale de frecvențe mai mici decât este posibil pe Pământ, descoperind evenimente de o scară diferită, tot drumul înapoi până la zorii timpului.”

Protejarea LISA de influențele exterioare în spațiu

Desigur, spațiul prezintă provocări unice pentru misiunea navei spațiale. În acest sens, LISA se confruntă cu unele tipuri similare de probleme pe care LIGO și alții le întâlnesc pe teren. De exemplu, pământul bubuie de la camioanele grele care conduc deranjează instrumentele LIGO. Acest lucru înseamnă că oamenii de știință trebuie să filtreze orice perturbații negravitaționale ale undelor.

Nu există camioane în spațiu, din fericire, dar LISA se va confrunta cu unele forțe negravitaționale, cum ar fi presiunea ușoară și vântul solar. Oamenii de știință îi vor ocoli pe cei cu niște modele de nave spațiale foarte inteligente. Fiecare dintre cele trei ambarcațiuni va fi echipată cu telescoape, lasere și mase de testare din aur acoperit cu aur și platină.

Pentru a proteja masele de testare de influențele exterioare (care pot „împinge” în jurul maselor), acestea vor pluti liber în interiorul navei spațiale. Corpurile exterioare ale ambarcațiunii vor absorbi influențele exterioare. Propulsoarele vor regla nava spațială în poziție și vor împiedica masele să experimenteze nimic, cu excepția undelor gravitaționale țintă. Rezultatul ar trebui să fie o captare foarte „curată” a datelor undelor gravitaționale de la obiecte și evenimente îndepărtate din univers.

Această misiune complicată ar trebui să fie capabilă să capteze ondulațiile în spațiu-timp produse atunci când obiectele masive se ciocnesc. Aceasta include fuziunile găurilor negre supermasive din inimile galaxiilor. În propria noastră galaxie, LISA ar trebui să fie capabilă să detecteze fuziunile piticelor albe sau stelelor neutronice. Datele sale ar trebui să ofere astronomilor informații precise despre distanțele până la aceste evenimente și chiar despre locațiile lor.

„De secole ne-am studiat cosmosul prin captarea luminii. Asocierea acestui lucru cu detectarea undelor gravitaționale aduce un rezultat total. o nouă dimensiune a percepției noastre asupra universului”, a declarat Oliver Jennrich, om de știință al proiectului LISA. „Dacă ne imaginăm că, până acum, cu misiunile noastre de astrofizică, am urmărit cosmosul ca un film mut, surprinderea ondulațiilor spațiu-timpului cu LISA va fi o adevărată schimbare a jocului, ca atunci când sunetul a fost adăugat filmelor.”

O posibilitate foarte interesantă pe care LISA ar putea-o permite este detectarea primelor secunde după ce a avut loc Big Bang. Asta pentru că undele gravitaționale de la acel eveniment seminal vor transporta informații despre distanță și intensitate. Nu numai asta, dar și datele LISA îi vor ajuta pe astronomi să măsoare rata de expansiune a universului de-a lungul timpului. Dacă toate acestea se vor întâmpla, se va dovedi utilitatea undelor gravitaționale ca mod unic de măsurare a lucrurilor în cosmos.

(Fluierul)