ESA će izraditi svemirski detektor gravitacijskih valova, širine 2,5 milijuna kilometara

Misija LISA ima za cilj u svemir lansirati tri detektora, postaviti ih u formaciju jednostraničnog trokuta dužine stranice 2,5 milijuna kilometara, pa ih povezati preciznim laserima za mjerenje pomaka

Sandro Vrbanus subota, 27. siječnja 2024. u 14:33

U tjednu za nama Europska svemirska agencija dobila je odobrenje od svojeg Odbora za znanstvene programe za početak misije Laser Interferometer Space Antenna (LISA), čiji je cilj u svemiru izraditi detektor gravitacijskih valova. U ovom prvom i važnom koraku ESA je zaključila da su tehnologije danas dovoljno napredne kako bi se koncept misije ostvario onako kako je i zamišljen, pa će se moći započeti s planiranjem i potom izradom potrebnih znanstvenih instrumenata i svemirskih letjelica.

Iznimna preciznost

LISA je zamišljena kao konstelacija triju satelita, smještenih u orbitu oko Sunca, na kojoj će slijediti Zemlju na njezinom putu. Sateliti će biti postavljeni u formaciju jednakostraničnog trokuta dužine stranice 2,5 milijuna kilometara (šest puta više od udaljenosti Zemlje i Mjeseca), pa vezu među njima ostvariti preciznim laserima. Unutar svakog od njih nalazit će se kocka (testna masa, načinjena od zlata i platine), koja će slobodno lebdjeti na mjestu i biti nepomična.

Laserima će se potom mjeriti udaljenosti među tim kockama, što će biti dovoljno precizno kako bi se uočile i najmanje fluktuacije, odnosno gravitacijski poremećaji prostora uzrokovani gravitacijskim valovima. Kombiniranjem laserskih signala među satelitima, pa mjerenjem interferencije među njima, bit će moguće registrirati pomake od samo nekoliko milijarditih dijelova milimetra. Stoga sateliti moraju biti izrađeni tako precizno da apsolutno ništa, osim promjena u strukturi prostorvremena, ne utječe na kretanje slobodnih plutajućih masa.

Zlatna kocka kao ključ senzora gravitacijskih valova 📷 ESA
Zlatna kocka kao ključ senzora gravitacijskih valova ESA

Osluškivanje početka svemira

Za usporedbu, danas postoje detektori gravitacijskih valova na Zemlji, oni rade na istoj tehnologiji laserske interferometrije, ali su im krakovi dugi tek nekoliko kilometara (primjerice 3 km kod detektora Virgo te 4 km kod sustava LIGO). Zahvaljujući značajno većim krakovima kod detektora LISA, kao i "svemirske" stabilnosti njegovih instrumenata i zrcala, planirani će svemirski detektor moći snimati gravitacijske valove daleko nižih frekvencija nego što bi to bilo moguće učiniti sa Zemlje. Time će se dobiti uvid u kozmičke događaje sasvim različite prirode i veličine, onakve kakvi su se događali u najranijem razdoblju svemira.

LISA će tako imati mogućnost otkriti fluktuacije prostorvremena nastale spajanjem velikih crnih rupa u središtima galaksija, pa samim time znanstvenicima dati nove informacije o nastanku tih objekata – milijune puta masivnijih od našeg Sunca. Moći će se doznati i kako su oni, u ranoj fazi razvoja svemira, utjecali na razvoj galaksija kakve vidimo danas. Misija ima cilj "osluškivati" i gravitacijske valove nastale u prvim sekundama nakon Velikog praska.

Dodatna misija LISA-e jest i izmjeriti brzinu širenja svemira novom metodom, opažanjem gravitacijskih valova i udaljenosti objekata koji su ih uzrokovali.

Lansiranje triju satelita s opisanom tehnologijom očekuje se 2035. godine, raketom-nosačem Ariane 6.