ESA on hyväksynyt Space Gravitational-Wave Observatory LISA:n rakentamisen

Euroopan avaruusjärjestö ja NASA antoi vihreän valon Laser Interferometer Space Antenna (LISA) -projektille - jättimäiselle kosmiselle gravitaatioaallonilmaisimelle, joka on suunniteltu havaitsemaan avaruus-aika pulsaatioita, jotka aiheutuvat galaksien keskuksissa olevien valtavien mustien aukkojen törmäyksestä muihin massiivisiin esineisiin.

Ilmaisin koostuu kolmesta avaruusaluksesta, jotka kelluvat 2,5 miljoonan kilometrin päässä toisistaan ​​ja muodostavat laservalon kolmion, joka pystyy havaitsemaan vääristymiä avaruudessa, jotka johtuvat neutronitähtien ja mustien aukkojen rajuista universumia särkevistä törmäyksistä.

Interferometri toimii samoilla periaatteilla kuin olemassa oleva maan päällä oleva LIGO (Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory) -koe, joka havaitsi gravitaatioaaltoja ensimmäisen kerran vuonna 2015. Mutta LISAn skaalaaminen jopa miljoona kertaa mahdollistaa sen, että se havaitsee matalataajuisia gravitaatioaaltoja ja paljastaa kosmisia katastrofeja, jotka tällä hetkellä ovat LIGO:n ulottumattomissa.

"Maanpäälliset instrumentit voivat havaita useiden kilometrien etäisyyksillä olevia lasersäteitä käyttämällä gravitaatioaaltoja, jotka ovat peräisin tähtien kokoisista kohteista, kuten supernovaräjähdyksistä tai supertiheiden tähtien ja tähtimassaisten mustien aukkojen sulautumisesta. Laajentaaksemme painovoimatutkimuksen rajoja meidän on mentävä avaruuteen", sanoi LISA:n johtava tutkija Nora Lützgendorf. "Lennon aikana kuljetun valtavan matkan ansiosta pystyimme työntämään painovoiman rajoja. "LISAn lasersignaalien kattaman valtavan etäisyyden ja sen instrumenttien huomattavan vakauden ansiosta tutkimme gravitaatioaaltoja alhaisemmilla taajuuksilla kuin mahdollista maan päällä paljastaen tapahtumia eri mittakaavassa aikojen aamuun asti."

Gravitaatioaallot ovat shokkiaaltoja, joita esiintyy aika-avaruudessa kahden erittäin tiheän esineen, kuten neutronitähtien tai mustien aukkojen, törmääessä.

LIGO-ilmaisin havaitsee gravitaatioaallot poimimalla pienet vääristymät aika-avaruuskudoksesta, joita nämä aallot aiheuttavat kulkiessaan maan läpi. L-muotoisessa ilmaisimessa on kaksi vartta, joiden sisällä on kaksi identtistä lasersädettä, kumpikin 4 km pitkä.

Kun gravitaatioaalto osuu kosmisiin rantoihimme, LIGO-ilmaisimen toisessa varressa oleva laser supistuu ja laajenee toisessa varoittaen tutkijoita aallon läsnäolosta. Mutta tämän vääristymän pieni mittakaava (usein muutama tuhannesosa protonista tai neutronista) tarkoittaa, että ilmaisimien on oltava uskomattoman herkkiä – ja mitä pidempiä nämä ilmaisimet ovat, sitä herkempiä niistä tulee.

Kolmen LISA-avaruusaluksen tähdistö, jonka rakentaminen aloitetaan vuonna 2025, sisältää kolme Rubikin kuution kokoista kulta-platinakuutiota, jotka ampuvat lasersäteitä toistensa kaukoputkiin miljoonien kilometrien päässä.

Kun satelliitit seuraavat maata sen kiertoradalla Auringon ympäri, LISA rekisteröi kaikki pienet häiriöt niiden välisessä reitissä ja lähettää ne takaisin tutkijoille. Tämän jälkeen tutkijat voivat käyttää kunkin säteen tarkkoja muutoksia kolmiomittaukseen määrittääkseen, mistä gravitaatiohäiriöt tulevat, ja osoittamaan optisia teleskooppeja niihin lisätutkimuksia varten.

Koska gravitaatiopulsaatioita syntyy jo ennen supermassiivisten tähtitieteellisten esineiden törmäämistä, LISA antaa tutkijoille varhaisen varoituksen useita kuukausia ennen kuin törmäys tulee näkyviin optisille kaukoputkille.

Ilmaisimen ennennäkemätön herkkyys tarjoaa myös ikkunan kosmisten aamunkoittotapahtumien – veristen alkuräjähdyksen jälkimainingeiden – aiheuttamiin heikoimpiin sykkeisiin ja vastaa joihinkin kosmologian suurimmista ja kiireellisimmistä kysymyksistä.

ESAn, NASA:n ja kansainvälisten tutkijoiden yhteistyönä luotu teleskooppi nostetaan taivaalle Ariane 3 -raketilla vuonna 2035.

Lue myös:

• Hassell ja ESA ovat osoittaneet innovatiivisen peruskonseptin kuun pinnalle
• ESAn Ariane 6 -kantoraketti on läpäissyt kriittisen moottoritestin