Космический корабль LISA завершил инновационный тест по наблюдению за гравитационной волной

Миссия LISA Pathfinder могла бы помочь нам лучше понять метеоры, астероиды, спутники и различные другие снаряды, проносящиеся вокруг космоса с невообразимой скоростью, но у него есть одна основная цель: проверка способности наблюдать и изучать гравитационные волны, движущиеся в космосе. На расстоянии более 900 000 миль от Земли прототип космического корабля совершил гигантский скачок ближе к этой цели. В новой статье, опубликованной в Письма о физическом обзоре Команда LISA показывает, что тесты свободного падения LPF были ошеломляющим успехом, превосходя первоначальные ожидания и действуя с точностью, которая более чем в пять раз лучше, чем первоначально требовалось.

Когда Европейское космическое агентство наконец запустило современный космический корабль в декабре прошлого года, мы почти ничего не знали о гравитационных волнах - кроме того, что у нас был действительно хороший догадка, что эти колебания в пространстве-времени, впервые предположенные Альбертом Эйнштейном, по крайней мере, существовали, Тогда ученые на самом деле найденный гравитационные волны - использование пары сверхчувствительных инструментов здесь, на поверхности Земли, для обнаружения очень слабых сигналов гравитационной волны, которые были созданы парой массивных черных дыр, сталкивающихся друг с другом.

Открытие LIGO было благом для проекта LISA, поскольку оно установило, что гравитационные волны действительно наблюдаемы. Конечно, открытие LIGO было чем-то вроде инцидента «в нужном месте в нужное время». Чтобы по-настоящему изучать гравитационные волны и позволить себе взглянуть на то, как выглядит вселенная за пределами электромагнитного спектра, мы должны иметь возможность наблюдать такие сигналы на низких частотах - возможно, до 0,1 Гц. Это означает, что вам нужна система, которая наблюдает крошечные мерцания в пространстве-времени на расстояниях до миллиона миль, без помех от сейсмической, тепловой или наземной активности. Этого не случится на Земле.

Эйнштейн предсказал наличие гравитационных волн, когда разработал свою теорию относительности. «Спустя столетие мы здесь прокладываем путь для первой крупномасштабной обсерватории гравитационных волн в космосе», - заявил журналистам на пресс-конференции во вторник Фабио Фавата, глава координационного управления научного управления ЕКА. Поскольку гравитационные волны движутся по вселенной беспрепятственно, они дают ученым космологическое представление о мире, который является прозрачным. Фавата сравнил гравитационные волны со звуками леса, которые дают подсказки о том, что существует между густыми зарослями деревьев - слышно, но невидимо. Инструменты, используемые для поиска гравитационных волн, - это микрофоны, которые помогают нам слушать эти звуки.

Что именно гравитационные волны могут показать нам о Вселенной? Хотя есть надежда, что эти сигналы помогут нам лучше охарактеризовать звездные популяции в галактических регионах, главное преимущество заключается в том, чтобы помочь лучше понять черные дыры. Захватывать все вокруг, включая свет, черные дыры - крайне таинственное явление, о котором астрофизики мало знают. Гравитационные волны могут, наконец, дать нам ту информацию, которая нам необходима для более полного представления о том, как выглядит черная дыра, как она ведет себя, как она развивается и т. Д.

Вот почему последние результаты миссии LISA Pathfinder так важны. В идеальном случае ученые могли бы обнаружить гравитационные волны в космосе, запустив два или более объектов в космос и разделив их на сотни тысяч или даже миллионы миль, и запустив лазер между этими объектами, способный улавливать очень слабые сигналы. как гравитационные волны.

Проект, подобный этому, потребует огромного количества времени и ресурсов, поэтому вам нужно сначала доказать концепцию, прежде чем вы сможете начать сам эксперимент. Ученые ЕКА в основном свели эту концепцию к одному космическому кораблю - LISA Pathfinder. Внутри космического корабля находятся две двухкилограммовые золотоплатиновые массы, которые были выпущены в вакуумную камеру в феврале, причем первый день работы начался 1 марта. Объекты расположены слишком близко друг к другу, чтобы измерить гравитационную волну., но среда LISA Pathfinder действительно позволяет ученым определить, возможно ли для этих объектов достичь идеального свободного падения, при котором их движение контролируется только гравитацией. Крупномасштабная обсерватория нуждается в такой же проверке - внешние силы не будут оказывать чрезмерного гравитационного воздействия на объекты.

LISA Pathfinder измерил относительное ускорение между двумя объектами с помощью лазерного интерферометра, который мог обнаруживать изменения в масштабе менее десяти миллионных долей миллиардного ускорения Земли, что соответствует весу вируса на Земле. Вот что еще более безумно: мешающий «шум», измеряемый космическим кораблем, был в 100 раз ниже, чем ожидали ученые ЕКА. Способность измерять истинное свободное падение является ключевой вехой в крупномасштабном исследовании гравитационных волн в космосе, и теперь проект LISA идет по более короткому пути к конечной цели создания и запуска обсерватории гравитационных волн.

ЕКА выдвинуло год запуска 2034 года для крупномасштабной обсерватории гравитационных волн. Лазеры измеряли бы колебания в объектах, разделенных миллионами миль на трех космических кораблях, размещенных в треугольной форме.