Beveik 100 metų mokslininkai ieškojo tiesioginių įrodymų, kad gravitacijos bangos egzistuoja kaip silpni bangavimai erdvėlaikio audinyje, numatytuose Alberto Einsteino bendrojo reliatyvumo teorijoje. Šiandien gravitacijos bangų medžioklė tapo viso pasaulio pastangomis, kurioje dalyvavo šimtai mokslininkų. Europoje, JAV ir Japonijoje buvo sukurta daugybė didelių antžeminių įrenginių, tačiau moderniausios paieškos netrukus įvyks kosmose.
Balandžio 5 d., Antradienį, RAS nacionaliniame astronomijos susitikime Birmingeme, profesorius Mike'as Cruise'as aprašys bendrą ESA ir NASA projektą pavadinimu LISA (lazerinė interferometrinė kosminė antena). Numatytą išleidimą 2012 m., LISA sudarys trys erdvėlaiviai, skraidantys aplink Saulę, todėl tai yra didžiausias kada nors į orbitą padėtas mokslo instrumentas.
Tikimasi, kad „LISA“ užtikrins geriausias sėkmės galimybes ieškant įdomių žemo dažnio gravitacijos bangų, sakė profesorius Cruise'as. Vis dėlto misija yra vienas iš sudėtingiausių technologinių iššūkių, kokių kada nors buvo imtasi. Remiantis Einsteins teorija, gravitacijos bangas sukelia didelių masių (pvz., Neutroninių žvaigždžių ar juodųjų skylių) judėjimas Visatoje. Gravitacinė įtaka tarp tolimų objektų keičiasi judant masėms, taip pat, kaip judantys elektros krūviai sukuria elektromagnetines bangas, kurias gali aptikti radijo aparatai ir televizoriai.
Labai lengvos atominės dalelės, tokios kaip elektronas, judesys gali būti labai greitas, todėl generuojamos bangos plačiu dažnių diapazonu, įskaitant efektus, kuriuos mes vadiname šviesa ir rentgeno spinduliais. Kadangi objektai, sukuriantys gravitacijos bangas, yra daug didesni ir masyvesni nei elektronai, mokslininkai tikisi aptikti daug žemesnio dažnio bangas laikotarpiais nuo sekundės trupmenos iki kelių valandų.
Bangos iš tikrųjų labai silpnos. Jie atsiskleidžia kintančiu atstumo tarp bandymo masių, kurios yra pakabinamos taip, kad jos galėtų judėti, tempimu ir mažėjimu. Jei dvi tokios bandymo masės būtų viename metre viena nuo kitos, tada šiuo metu ieškomos jėgos gravitacijos bangos pakeistų jų atskyrimą tik 10e-22 metro, arba viena dešimtoji milijonoji milijonoji milijono metro.
Šis atskyrimo pokytis yra toks mažas, kad bandomosios masės negali būti sutrikdytos dėl vietinių objektų gravitacinio efekto ir pačios žemės seisminio triukšmo ar drebėjimo, yra tikra problema, ribojanti detektorių jautrumą. Kadangi kiekvieno metro ilgio atstumas tarp bandomosios masės sukelia mažus ieškomus pokyčius, padidinus masių atskyrimo ilgį, atsiranda didesnis bendras pokytis, kurį būtų galima aptikti. Dėl to gravitacinių bangų detektoriai yra kuo didesni.
Dabartiniai antžeminiai detektoriai nuvažiuoja keletą kilometrų ir turėtų sugebėti išmatuoti greitai besisukančių objektų, tokių kaip neutroninės žvaigždės, likusios nuo žvaigždžių sprogimų, ar susidūrimų tarp objektų, esančių mūsų vietinėje galaktikos kaimynystėje, milisekundžių laikotarpius. Tačiau yra didelis susidomėjimas pastatų detektoriais, ieškančiais susidūrimų tarp masyvių juodųjų skylių, vykstančių sujungiant ištisas galaktikas. Šie žiaurūs įvykiai generuotų labai žemo dažnio signalus - per žemus, kad būtų galima juos pastebėti virš atsitiktinio seisminio žemės triukšmo.
Atsakymas: eiti į kosmosą, atokiau nuo tokių trikdžių. LISA atveju, trys erdvėlaiviai skris formavusis 5 milijonų kilometrų atstumu vienas nuo kito. Tarp jų einantys lazerio pluoštai išmatuos gravitacijos bangų sukeltus atskyrimo pokyčius maždaug 10 pikometrų tikslumu (viena šimtoji tūkstančioji milijonoji metro dalis). Kadangi kiekvieno erdvėlaivio bandomosios masės turės būti apsaugotos nuo įvairių trikdžių, kuriuos sukelia įkrovos dalelės kosmose, jos turi būti laikomos erdvėlaivio vakuumo kameroje. Reikalingas tikslumas yra 1 000 kartų didesnis nei iki šiol buvo pasiektas kosminėje erdvėje, todėl ESA rengia bandomąjį lazerio matavimo sistemos skrydį misijos pavadinimu „LISA Pathfinder“, kurią numatyta pradėti 2008 m.
Šiuo metu Birminghamo universiteto, Glazgo universiteto ir Londono imperatoriškojo koledžo mokslininkai kartu su ESA ir kolegomis iš Vokietijos, Italijos, Olandijos, Prancūzijos, Ispanijos ir Šveicarijos ruošia LISA Pathfinder prietaisus. Kai LISA veikia orbitoje, mes tikimės stebėti Visatą pro naują langą, kurį siūlo gravitacijos bangos, sakė Kruizas. Be neutroninių žvaigždžių ir masyvių juodųjų skylių, galbūt galėsime aptikti Didžiojo sprogimo aidus iš gravitacijos bangų, skleidžiamų mažomis sekundės dalimis po įvykio, kuris mūsų Visatą pradėjo dabartine evoliucija.
Originalus šaltinis: RAS naujienų leidinys
