Naučnici su otkrili prvi dugo predviđeni gravitacioni talas 2015. godine i od tada su istraživači gladni za boljim detektorima. Ali Zemlja je topla i seizmički bučna, a to će uvek ograničiti efikasnost zemaljskih detektora.
Da li je Mesec pravo mesto za novu opservatoriju gravitacionih talasa? Možda je. Slanje teleskopa u svemir je dobro funkcionisalo, a moglo bi i postavljanje GV opservatorije na mesec, iako je predlog očigledno veoma složen.
Većina astronomije se bavi svetlošću. Što bolje možemo da je osetimo, više učimo o prirodi. Zato su teleskopi kao što su Habl i JVST u svemiru. Zemljina atmosfera iskrivljuje slike teleskopa i čak blokira svetlost, poput infracrvene. Svemirski teleskopi prevazilaze oba ova problema i revolucionirali su astronomiju.
Gravitacioni talasi nisu lagani, ali njihovo detektovanje i dalje zahteva ekstremnu osetljivost. Baš kao što Zemljina atmosfera može da unese „šum“ u teleskopska posmatranja, tako i Zemljina seizmička aktivnost može izazvati probleme detektorima gravitacionih talasa. Mesec ima veliku prednost u odnosu na našu dinamičnu planetu koja se stalno menja: ima daleko manje seizmičke aktivnosti.
Još od vremena Apola znamo da Mesec ima seizmičku aktivnost. Ali za razliku od Zemlje, većina njene aktivnosti je povezana sa plimskim silama i malim udarima meteorita. Većina njegove seizmičke aktivnosti je takođe slabija i mnogo dublja od Zemljine. To je privuklo pažnju istraživača koji su razvili Lunarnu antenu gravitacionog talasa (LGVA).
Programeri LGVA su napisali novi rad, „Lunarna gravitaciono-talasna antena: studije misije i naučni slučaj“, i postavili ga na arKsiv server za preprint. Glavni autor je Paramesvaran Ajith, fizičar/astrofizičar iz Međunarodnog centra za teorijske nauke, Tata institut za fundamentalna istraživanja, Bangalor, Indija. Ajith je takođe član LIGO Scientific Collaboration.
Opservatorija gravitacionih talasa (GVO) na Mesecu bi pokrila jaz u pokrivenosti frekvencije.
„S obzirom na veličinu meseca i očekivanu buku koju proizvodi lunarna seizmička pozadina, LGVA bi mogao da posmatra GV od oko 1 mHz do 1 Hz“, pišu autori. „Ovo bi LGVA učinilo karikom koja nedostaje između svemirskih detektora kao što je LISA sa maksimalnom osetljivošću oko nekoliko miliherca i predloženih budućih zemaljskih detektora kao što su Ajnštajn teleskop ili Kosmički istraživač.“
Ako bi se izgradio, LGVA bi se sastojao od planetarnog niza detektora. Jedinstveni uslovi Meseca će omogućiti LGVA da otvori veći prozor u nauku o gravitacionim talasima. Mesec ima izuzetno nisku pozadinsku seizmičku aktivnost koju autori opisuju kao „seizmičku tišinu.“ Nedostatak pozadinske buke omogućiće osetljivije detekcije.
Mesec takođe ima ekstremno niske temperature unutar svojih oblasti sa stalnom senkom (PSR). Detektori moraju biti super hlađeni, a niske temperature u PSR-ima olakšavaju taj zadatak. LGVA bi se sastojala od četiri detektora u PSR krateru na jednom od lunarnih polova.
LGVA je ambiciozna ideja sa potencijalnom naučnom isplatom koja može da promeni igru. Kada se kombinuje sa teleskopima koji posmatraju čitav elektromagnetni spektar i sa detektorima neutrina i kosmičkih zraka – što se naziva astronomija sa više glasnika – to bi moglo unaprediti naše razumevanje čitavog niza kosmičkih događaja.
LGVA će imati neke jedinstvene mogućnosti za otkrivanje kosmičkih eksplozija. „Samo LGVA može da posmatra astrofizičke događaje koji uključuju VD (bele patuljke) kao što su događaji poremećaja plime (TDE) i SNe Ia“, objašnjavaju autori. Oni takođe ističu da će samo LGVA moći da upozori astronome nedeljama ili čak mesecima unapred o spajanju kompaktnih binarnih sistema solarne mase, uključujući neutronske zvezde.
LGVA će takođe moći da otkrije lakše binarne crne rupe srednje mase (IMBH) u ranom univerzumu. IMBH su igrali ulogu u formiranju današnjih supermasivnih crnih rupa (SMBH) u srcu galaksija poput naše. Astrofizičari imaju mnogo neodgovorenih pitanja o crnim rupama i kako su one evoluirale, a LGVA bi trebalo da pomogne u odgovoru na neka od njih.
Dvostruka spajanja belih patuljaka (DVD) izvan naše galaksije su još jedna stvar koju će LGVA sama moći da oseti. Mogu se koristiti za merenje Hablove konstante. Tokom decenija, naučnici su dobijali preciznija merenja Hablove konstante, ali i dalje postoje neslaganja.
LGVA će nam takođe reći više o mesecu. Njegova seizmička zapažanja će otkriti unutrašnju strukturu Meseca detaljnije nego ikada. Postoji mnogo toga što naučnici još uvek ne znaju o njegovom formiranju, istoriji i evoluciji. LGVA-ova seizmička zapažanja će takođe osvetliti geološke procese na Mesecu.
Misija LGVA se još uvek razvija. Pre nego što se može primeniti, naučnici moraju da znaju više o tome gde planiraju da ga postave. Tu dolazi preliminarna Soundcheck misija.
2023. godine, ESA je odabrala Soundcheck u svoj rezervni fond naučnih aktivnosti za mesec. Soundcheck neće samo meriti seizmičko pomeranje površine, magnetne fluktuacije i temperaturu, već će biti i misija demonstracije tehnologije. „Provera tehnologije Soundcheck se fokusira na primenu, mehaniku inercijalnog senzora i očitavanje, upravljanje toplotom i nivelisanje platforme“, objašnjavaju autori.
U astronomiji, astrofizici, kosmologiji i srodnim naučnim poduhvatima, uvek se čini kao da smo na ivici novih otkrića i novog razumevanja univerzuma i načina na koji se uklapamo u njega. Razlog zašto se uvek tako čini je zato što je istina. Ljudi su sve bolji i bolji u tome, a pojavljivanje i procvat GV nauke je primer toga, iako smo tek počeli. Nije prošla ni decenija otkako su naučnici otkrili svoj prvi GV.
Gde će stvari krenuti odavde?
„Uprkos ovoj dobro razvijenoj mapi puta za GV nauku, važno je shvatiti da je istraživanje našeg univerzuma kroz GV još uvek u povoju“, pišu autori u svom radu. „Pored ogromnog uticaja koji se očekuje na astrofiziku i kosmologiju, ovo polje ima veliku verovatnoću za neočekivana i fundamentalna otkrića.“
