Космическият кораб LISA завършва първоначалния тест за наблюдение на гравитационните вълни

Мисията на LISA Pathfinder може да ни помогне да разберем по-добре метеори, астероиди, сателити и различни други снаряди, които се движат около пространството с невъобразими скорости, но има една основна цел: проверка на потенциала за наблюдение и изследване на гравитационните вълни, движещи се в пространството. Повече от 900 000 мили от Земята, прототипният космически кораб направи един гигантски скок по-близо до тази цел. В нова статия, публикувана в Физически букви за преглед Екипът на LISA разкрива, че тестовете за свободно падане на LPF са новаторски успех, надвишавайки първоначалните очаквания и действайки с точност, която е повече от пет пъти по-добра от първоначално необходимата.

Когато Европейската космическа агенция най-накрая стартира най-съвременния космически кораб през декември миналата година, ние знаехме, че няма гравитационни вълни, освен че имаме много добра представа, че тези вълни в пространството време първоначално се предполагаха от Алберт Айнщайн., Тогава учените всъщност намерено гравитационни вълни - използвайки чифт свръхчувствителни инструменти тук, на повърхността на Земята, за да открият много слабите сигнали за гравитационни вълни, които са били произведени от двойка масивни черни дупки, които се сблъскват в една-друга.

Откритието на LIGO е благоприятно за проекта LISA, тъй като е установено, че гравитационните вълни са наистина наблюдавани. Разбира се, откритието на LIGO беше нещо като „подходящо място в подходящия момент“. За да изследваме истински гравитационните вълни и да си позволим да видим как изглежда Вселената отвъд електромагнитния спектър, трябва да можем да наблюдаваме тези видове сигнали при ниски честоти - може би до 0,1 Hz. Това означава, че се нуждаете от система, която наблюдава малките трептения в пространство-времето на разстояния от милиони мили, без намеса от сеизмична, термична или земна дейност. Това няма да се случи на Земята.

Айнщайн предсказва наличието на гравитационни вълни, когато развива своята теория на относителността. "Един век по-късно ние сме тук, за да проправим пътя за първата обширна гравитационна вълна в космоса", заяви Фабио Фавата, ръководител на службата за координация на научната дирекция на ЕКА. Тъй като гравитационните вълни се движат безпрепятствено през Вселената, те дават на учените космологичен поглед върху света, който е прозрачен. Фавата сравни гравитационните вълни със звуците на гората, които дават информация за това, което съществува между гъстите гъсталаци на дърветата - чути, но невидими. Инструментите, използвани за намиране на гравитационни вълни, са микрофоните, които ни помагат да слушаме тези звуци.

Какво точно могат да ни помогнат гравитационните вълни за вселената? Въпреки че има надежда, че тези сигнали могат да ни помогнат да характеризираме по-добре звездните популации в галактическите региони, основното предимство е да помогнем за по-доброто разбиране на черните дупки. Затваряйки всичко в околността, включително светлината, черните дупки са изключително мистериозен феномен, за който астрофизиците знаят малко. Гравитационните вълни могат най-накрая да предоставят информацията, от която се нуждаем, за да оценим по-пълно представяне на това как изглежда черната дупка, как се държи, как се развива и т.н.

Ето защо последните резултати от мисията на LISA Pathfinder са толкова важни. В един идеален сценарий учените ще открият гравитационните вълни в космоса, като пуснат в космоса два или повече обекта и ги държат разделени от стотици хиляди или дори милиони мили и ще изстрелят лазер между обектите, които могат да получат много слаби сигнали. като гравитационни вълни.

Подобен проект ще изисква огромно количество време и ресурси, така че първо трябва да докажете концепцията, преди да можете да започнете самият експеримент. Научните работници от ESA са намалили тази концепция в един космически кораб - LISA Pathfinder. В космическия кораб се съдържат две двукилограмни златни платинени маси, които са били пуснати във вакуумна камера през февруари, като първия ден на работа започва на 1 март. Обектите са твърде близо до една, за да се измери гравитационната вълна. Но средата на LISA Pathfinder позволява на учените да определят дали е възможно тези обекти да постигнат перфектно свободно падане, при което тяхното движение се контролира само от гравитацията. Обсерваторията с голям мащаб ще се нуждае от същия вид валидация - че външните сили няма да проявят неправомерно гравитационно влияние върху обектите.

LISA Pathfinder измерва относителното ускорение между двата обекта, използвайки лазерен интерферометър, който може да открие промени в мащаба, по-ниска от десет милионни от милиардната част от гравитационното ускорение на Земята, което съответства на теглото на вирус на Земята. Ето какво е още по-лудо: намеса на „шума“, измерена от космическия кораб, е 100 пъти по-ниска от очакваното от учените от ЕКА. Възможността за измерване на истинското свободно падане е ключов етап от широкомащабното изследване на гравитационните вълни в космическото пространство и сега поставя проекта LISA по-кратък път към крайната цел на изграждането и стартирането на обсерватория за гравитационни вълни.

ЕКА представи 2034 година за стартиране на мащабна обсерватория за гравитационни вълни. Лазерите измерват колебанията в обекти, разделени с милиони мили в три космически кораба, разположени по триъгълна форма.