Європейська космічна агенція (ESA) погодила розробку першого супутника, що шукатиме з космосу гравітаційні хвилі — збурення простору-часу через злиття чорних дір чи загибель масивних зір. Супутник, який назвали LISA, складатиметься із трьох апаратів, що обмінюватимуться лазерними сигналами й зможуть за ними виявити вплив гравітаційних хвиль точніше, ніж наземні обсерваторії, розповідає ESA.
Художнє зображення схеми роботи супутників. ESA
👋 Слідкуйте за наукою разом з нами — підписуйтеся на наш телеграм та інстаграм, буде цікаво!
Чим пошук гравітаційних хвиль з космосу кращий?
Гравітаційні хвилі, які подібно брижам на воді поширюються Всесвітом, несуть з собою інформацію і про самі чорні діри, які можуть їх породжувати, і про розширення Всесвіту, і про найдавніші космічні явища, які інакше спостерігати неможливо. Сьогодні ці хвилі спостерігають кілька обсерваторій на Землі, використовуючи метод лазерної інтерференції: створюють лазерними променями стійкий візерунок, який зміниться при проходженні гравітаційної хвилі. Однак, хоч на цих обсерваторіях і встановлені надзвичайно чутливі детектори, які вловлять найменшу зміну, все ж вони піддаються впливу різноманітних шумів, як-от сейсмічних. Тому вони розраховані на те, щоб реєструвати лише високочастотні гравітаційні хвилі від таких масштабних подій, як-от злиття чорних дір чи нейтронних зір. З космосу ж стануть доступні спостереження за «тихшими» гравітаційними хвилями: від зіткнень зір й навіть, можливо, від утворення первісних чорних дір у Всесвіті. Тому ESA взялася за розробку супутника LISA (Laser Interferometer Space Antenna).
Навіщо потрібні цілих три супутники?
Три апарати відравлять разом на навколосонячну орбіту на відстані 2,5 мільйона кілометрів від Землі, де вони сформують собою трикутник. У кожному супутнику знаходитиметься два кубики вагою по два кілограми, що вільно плаватимуть в апараті. Завдяки тому, що вони створені із золота й платини, кубики не піддаються намагнічуванню й мають високу густину, яка вберігає від випадкових вібрацій. Це означає, що жоден інший чинник, окрім як гравітаційні хвилі, не зможе вплинути на відстань між кубиками. Стежити за нею із точністю до кількох мільярдних частин міліметра будуть супутники, обмінюючись лазерними променями між собою. Якщо відстань зміниться, то це означатиме вплив гравітаційної хвилі.
Астрономи сподіваються, що LISA зможе реєструвати гравітаційні хвилі у діапазоні від 0,1 мілігерца до 1 герца — для порівняння, робочий діапазон наземної обсерваторії LIGO складає від 10 герців до 10 кілогерців. У такому діапазоні LISA зможе навіть виявити так звані фонові гравітаційні хвилі — ті, що постійно пронизують космос й можуть нести дані про первинні чорні діри. Запуск LISA запланований на 2035 рік.
- Фонові гравітаційні хвилі, що їх зможе шукати LISA, лише у червні 2023 року вперше вдалося виявити з Землі. Відкриття здійснили завдяки 15 рокам спостережень за рухом нейтронних зір.