Nauka proučavanja gravitacionih talasa upravo je dobila veliki podsticaj zahvaljujući Evropskoj svemirskoj agenciji. Njegov naučni programski komitet upravo je odobrio svemirsku antenu laserskog interferometra – od milja poznata kao LISA – za zvanično planiranje i izgradnju. To znači da će astronomi gravitacionih talasa preduzeti svoje sledeće korake kako bi uhvatili informacije o gravitacionim talasima iz svemira.
LISA — ili nešto slično — bila je na crtaćim tablama od 1980-ih. Trenutna LISA opservatorija je predložena otprilike deceniju kasnije i naučnici su leteli u „misiju tragača“ da bi testirali njen glavni dizajn. Sada će to biti potpuni set od tri svemirske letelice koje bi trebalo da budu lansirane 2035. godine i trebalo bi da revolucionišu studije gravitacionih talasa.
Sazvežđe svemirskog broda će manevrisati u tri odvojene pozicije u heliocentričnoj orbiti sličnoj Zemlji. U suštini, oni će formirati trougao, spojen laserskim zrakama od kojih će svaki pucati na 2,5 miliona kilometara prostora. Ti snopovi će biti glavni detektori gravitacionih talasa. Kada talas prođe, promeniće dužinu svake laserske „ruke“.
Sofisticirani instrumenti na brodu će zabeležiti promene i poslati te podatke nazad na Zemlju na analizu. Diferencijalne promene u dužini svake ruke će naučnicima reći ključne informacije o objektima koji su se sudarili da bi stvorili talase. Ako sve bude dobro, LISA će postati prva svemirska opservatorija posvećena isključivo ovim talasima u tkivu prostor-vremena.
Sledeći koraci
Odluka da se nastavi sa LISA-om je formalni korak koji se zove „usvajanje“. To u osnovi kaže da su tehnologija za misiju i koncept i vremenska linija dobri. To omogućava agenciji da nastavi sa izgradnjom svemirske letelice i njene instrumentacije. Od ove tačke, agencija je sada slobodna da traži i bira izvođače za izradu. Proces projektovanja i montaže mogao bi da počne već u januaru 2025. godine.
Razvoj LISA-e neće biti lak, kaže vodeći naučnik projekta Nora Licgendorf. „LISA je poduhvat koji nikada ranije nije isproban“, rekla je ona. „Koristeći laserske zrake na rastojanjima od nekoliko kilometara, instrumentacija zasnovana na zemlji može da otkrije gravitacione talase koji dolaze od događaja koji uključuju objekte veličine zvezde — kao što su eksplozije supernove ili spajanje hiper-gustih zvezda i crnih rupa zvezdane mase. Da bi se proširila granica gravitacionim studijama moramo ići u svemir. Zahvaljujući ogromnoj udaljenosti koju su prešli laserski signali na LISA-i, i izvanrednoj stabilnosti njenih instrumenata, istraživaćemo gravitacione talase nižih frekvencija nego što je to moguće na Zemlji, otkrivajući događaje drugačijeg obima, sve do u zoru vremena“.
Zaštita LISA od spoljašnjih uticaja u svemiru
Naravno, svemir predstavlja jedinstvene izazove za misiju svemirske letelice. U tom smislu, LISA se suočava sa nekim sličnim tipovima pitanja sa kojima se LIGO i drugi susreću na terenu. Na primer, zemlja tutnji od teških kamiona koji voze pored LIGO instrumenata. To znači da njegovi naučnici moraju da filtriraju sve poremećaje negravitacionih talasa.
U svemiru, srećom, nema kamiona, ali LISA će se suočiti sa nekim negravitacionim talasnim silama kao što su lagani pritisak i solarni vetar. Naučnici će zaobići one sa nekim veoma pametnim dizajnom svemirskih letelica. Svaka od tri letelice biće opremljena teleskopima, laserima i testnim masama od zlata i platine obloženog zlatom.
Da bi se testne mase zaštitile od spoljašnjih uticaja (koji mogu da „guraju“ mase), one će slobodno plutati unutar letelice. Spoljašnji trupovi plovila će apsorbovati spoljašnje uticaje. Potisci će podesiti svemirsku letelicu u položaju i sprečiti mase da dožive bilo šta osim ciljanih gravitacionih talasa. Rezultat bi trebalo da bude veoma „čisto“ hvatanje podataka o gravitacionim talasima sa udaljenih objekata i događaja u univerzumu.
Ova složena misija bi trebalo da bude u stanju da uhvati talase u prostor-vremenu koje nastaju kada se masivni objekti sudaraju. To uključuje spajanje supermasivnih crnih rupa u srcima galaksija. U našoj galaksiji, LISA bi trebalo da bude u stanju da otkrije spajanje belih patuljaka ili neutronskih zvezda. Njegovi podaci bi trebalo da daju astronomima precizne informacije o udaljenostima do ovih događaja, pa čak i o njihovim lokacijama.
„Vekovima smo proučavali naš kosmos kroz hvatanje svetlosti. Spajanje ovoga sa detekcijom gravitacionih talasa donosi potpuno novu dimenziju našoj percepciji univerzuma“, rekao je naučnik projekta LISA Oliver Dženrih. „Ako zamislimo da smo do sada, sa našim astrofizičkim misijama, gledali kosmos kao nemi film, snimanje talasa prostor-vremena sa LISA-om će biti prava promena u igri, kao kada je zvuk dodat u filmove.
Jedna veoma uzbudljiva mogućnost koju bi LISA mogla da omogući jeste otkrivanje prvih sekundi nakon što se Veliki prasak dogodio. To je zato što će gravitacioni talasi iz tog osnovnog događaja nositi informacije o udaljenosti i intenzitetu. I ne samo to, LISA podaci će takođe pomoći astronomima da izmere brzinu širenja univerzuma tokom vremena. Ako se sve ovo ostvari, to će dokazati korisnost gravitacionih talasa kao jedinstvenog načina merenja stvari u kosmosu.
