Vesoljsko plovilo LISA je končalo preizkus Gravitacijskega opazovanja valov

$config[ads_kvadrat] not found

Infodrom: Trije novi astronavti na mednarodni vesoljski postaji

Infodrom: Trije novi astronavti na mednarodni vesoljski postaji
Anonim

Misija LISA Pathfinder bi nam lahko pomagala bolje razumeti meteorje, asteroide, satelite in različne druge projektile, ki z nevidnimi hitrostmi zipajo okoli prostora, vendar ima en glavni cilj: preveriti potencial za opazovanje in proučevanje gravitacijskih valov, ki se gibljejo skozi prostor. Več kot 900.000 kilometrov oddaljeno od Zemlje je prototip vesoljskega plovila naredil velik skok bližje temu cilju. V novem članku, objavljenem v. T Fizična pisma za pregled Skupina LISA razkriva, da so testi prostega padca LPF prelomni uspeh, ki presega začetna pričakovanja in deluje z natančnostjo, ki je več kot petkrat boljša od prvotno zahtevane.

Ko je Evropska vesoljska agencija decembra lani začela izvajati najsodobnejše vesoljsko plovilo, smo vedeli, da o gravitacijskih valovih ne poznamo ničesar, razen, da imamo res dobro slutnjo, da so ti valovi v prostorskem času prvič domnevali Albert Einstein.. Potem znanstveniki dejansko najdeno gravitacijski valovi - tukaj uporabljamo par ultra občutljivih instrumentov na površini Zemlje, da bi zaznali zelo šibke signale gravitacijskih valov, ki jih je ustvaril par masivnih črnih lukenj, ki trčijo v eno drugo.

Odkritje LIGO je bilo dobro za projekt LISA, saj je bilo ugotovljeno, da so gravitacijski valovi res opazni. Seveda, odkritje LIGO je bilo nekakšen »pravi kraj v pravem času«. Da bi resnično preučevali gravitacijske valove in si pustili vpogled v to, kaj izgleda vesolje izven elektromagnetnega spektra, moramo biti sposobni opazovati te vrste signalov pri nizkih frekvencah - morda celo do 0,1 Hz. To pomeni, da potrebujete sistem, ki opazuje majhne flikerje v prostor-času na razdaljah, ki presegajo milijon milj, brez motenj zaradi potresne, termalne ali zemeljske aktivnosti. To se ne bo zgodilo na Zemlji.

Einstein je napovedal prisotnost gravitacijskih valov, ko je razvil svojo teorijo relativnosti. "Stoletje kasneje smo tu utirali pot prvemu observatoriju za gravitacijski val v velikem obsegu v vesolju," je novinarjem povedal Fabio Favata, vodja urada za usklajevanje znanstvenega direktorata ESA. Ker se gravitacijski valovi premikajo po vesolju neovirano, dajo znanstveniki kozmološki pogled na svet, ki je pregleden. Favata je gravitacijske valove primerjal z zvoki gozda, ki zagotavljajo sledi o tem, kaj obstaja med gosto rastjo drevesnih dreves - slišano, vendar nevidno. Instrumenti za iskanje gravitacijskih valov so mikrofoni, ki nam pomagajo poslušati te zvoke.

Kaj nam lahko gravitacijski valovi pomagajo pokazati o vesolju? Čeprav obstaja upanje, da nam ti signali lahko pomagajo pri boljši opredelitvi zvezdnih populacij v galaktičnih regijah, bi bila glavna prednost v tem, da bi bolje razumeli črne luknje. Ujeti vse, kar je v njeni bližini, vključno s svetlobo, črnimi luknjami, je izredno skrivnosten pojav, o katerem astrofiziki malo vedo. Gravitacijski valovi bi lahko končno zagotovili vrsto informacij, ki jih potrebujemo za oceno popolnejšega pogleda na to, kako izgleda črna luknja, kako se obnaša, kako se razvija, itd.

Zato so zadnji rezultati misije LISA Pathfinder tako pomembni. V idealnem scenariju bi znanstveniki zaznali gravitacijske valove v vesolju tako, da bi v prostor spustili dva ali več predmetov in jih ločili z več sto tisoč ali celo milijoni kilometrov, in sprožili laser med predmeti, ki so sposobni pobirati zelo šibke signale. kot gravitacijski valovi.

Takšen projekt bi zahteval ogromno časa in sredstev, zato morate koncept dokazati, preden lahko dejansko začnete sam eksperiment. Znanstveniki ESA so v bistvu skrčili ta koncept v eno vesoljsko plovilo - LISA Pathfinder. V vesoljskem plovilu se nahajata dve masi z dvema kilogramoma zlata platine, ki sta bili izpuščeni v vakuumsko komoro februarja, prvi dan delovanja pa se je začel 1. marca. Objekti so preveč blizu eni drugi, da se izmeri gravitacijski val. Vendar okolje LISA Pathfinder omogoča znanstvenikom, da ugotovijo, ali je mogoče, da ti predmeti dosežejo popoln prosti padec, v katerem je njihovo gibanje pod nadzorom samo gravitacije. Observatorij velikega obsega bi potreboval enako vrsto validacije - da zunanje sile ne bi izkazovale neupravičenega gravitacijskega vpliva na objekte.

LISA Pathfinder je meril relativni pospešek med obema objektoma z uporabo laserskega interferometra, ki je lahko zaznal spremembe na lestvici, ki je nižja od desetih milijonin milijardne Zemljevega gravitacijskega pospeška - kar ustreza teži virusa na Zemlji. To je še bolj noro: vmešavanje "hrupa", ki ga je izmerilo vesoljsko plovilo, je bilo 100-krat manjše od tistega, kar so pričakovali znanstveniki ESA. Sposobnost merjenja pravega prostega padca je ključni mejnik za obsežno študijo gravitacijskega vala v vesolju in zdaj postavlja projekt LISA na krajšo pot do končnega cilja izgradnje in zagona observatorija za gravitacijske valove.

ESA je predstavila leto začetka leta 2034 za opazovanje velikega gravitacijskega vala. Laserji bi merili nihanja v objektih, ločenih z milijoni kilometrov v treh vesoljskih plovilih, nameščenih na trikotni način.

$config[ads_kvadrat] not found