Το συμβολόμετρο λέιζερ Χώρος Η αποστολή Antenna (LISA) έλαβε το προβάδισμα της ευρωπαϊκής Χώρος Οργανισμός (ESA). Αυτό ανοίγει τον δρόμο για την ανάπτυξη των οργάνων και των διαστημικών σκαφών από τον Ιανουάριο του 2025. Η αποστολή διευθύνεται από την ESA και είναι αποτέλεσμα της συνεργασίας μεταξύ της ESA, του κράτους μέλους της χώρος πρακτορεία, NASA, και μια διεθνής κοινοπραξία επιστημόνων.
Το LISA που έχει προγραμματιστεί να κυκλοφορήσει το 2035 θα είναι το πρώτο χώρος-Με βάση βαρυτικό κύμα παρατηρητήριο αφιερωμένο στην ανίχνευση και μελέτη κυματισμών millihertz που προκαλούνται από παραμορφώσεις στο ύφασμα χώρος-χρόνος (βαρυτικά κύματα) σε όλη την σύμπαν.
Σε αντίθεση με το έδαφος βαρυτικό κύμα ανιχνευτές (LIGO, VIRGO, KAGRA και LIGO India) που ανιχνεύουν βαρυτικά κύματα σε εύρος συχνοτήτων από 10 Hz έως 1000 Hz, το LISA θα σχεδιαστεί για να ανιχνεύει βαρυτικά κύματα πολύ μεγαλύτερα μήκη κύματος στο εύρος χαμηλής συχνότητας μεταξύ 0.1 mHz και 1 Hz.
Εξαιρετικά χαμηλής συχνότητας (10-9-10-8 Hz) βαρυτικά κύματα (GWs) με μήκη κύματος από εβδομάδες έως χρόνια από υπερμεγέθη δυαδικό μαύρες τρύπες μπορεί να ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας επίγεια Συστοιχίες χρονισμού Pulsar (PTAs). Ωστόσο, χαμηλή συχνότητα βαρυτικά κύματα (GWs) με συχνότητα μεταξύ 0.1 mHz και 1 Hz δεν μπορούν να ανιχνευθούν ούτε από το LIGO ούτε από τις συστοιχίες χρονισμού Pulsar (PTAs) – το μήκος κύματος αυτών των GW είναι πολύ μεγάλο για το LIGO και πολύ μικρό για PTA για ανίχνευση. Ως εκ τούτου, η ανάγκη για χώρος-με βάση τον ανιχνευτή GW.
Το LISA θα είναι ένας αστερισμός τριών διαστημικών σκαφών σε ακριβή σχηματισμό ισόπλευρων τριγώνων στο διάστημα. Κάθε πλευρά του τριγώνου θα έχει μήκος 2.5 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτός ο σχηματισμός (από τα τρία διαστημόπλοια) θα τροχιά Ήλιος σε ένα ηλιοκεντρικό που ακολουθεί τη Γη τροχιά μεταξύ 50 και 65 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη Γη, ενώ διατηρείται μια μέση απόσταση διαχωρισμού μεταξύ των διαστημικών σκαφών 2.5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων. Αυτή η διαστημική διαμόρφωση κάνει το LISA έναν εξαιρετικά μεγάλο ανιχνευτή για τη μελέτη χαμηλής συχνότητας βαρυτικά κύματα ότι οι επίγειοι ανιχνευτές δεν μπορούν.
Για την ανίχνευση GW, η LISA θα χρησιμοποιήσει ζεύγη δοκιμαστικών μαζών (συμπαγείς κύβοι χρυσού-πλατίνας) που θα επιπλέουν ελεύθερα σε ειδικούς θαλάμους στην καρδιά κάθε διαστημικού σκάφους. Βαρυτική Οι κυματισμοί θα κάνουν εξαιρετικά μικρές αλλαγές στις αποστάσεις μεταξύ των δοκιμαστικών μαζών στα διαστημόπλοια που θα μετρηθούν μέσω συμβολομετρίας λέιζερ. Όπως αποδείχθηκε από την αποστολή LISA Pathfinder, αυτή η τεχνολογία είναι ικανή να μετρήσει αλλαγές σε αποστάσεις σε μερικά δισεκατομμυριοστά του χιλιοστού.
Η LISA θα ανιχνεύσει GW που προκαλούνται από τη συγχώνευση υπερμεγέθων μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών έτσι θα ρίξει φως στην εξέλιξη των γαλαξιών. Η αποστολή θα πρέπει επίσης να ανιχνεύσει την προβλεπόμενη βαρύτητα 'κουδουνίζει' σχηματίστηκε στις αρχικές στιγμές του σύμπαν στα πρώτα δευτερόλεπτα μετά τη μεγάλη έκρηξη.
***
αναφορές:
- ESA. Ειδήσεις -Αιχμαλωτίζοντας τους κυματισμούς του χωροχρόνου: Η LISA παίρνει το πράσινο φως. Δημοσιεύτηκε στις 25 Ιανουαρίου 2024. Διαθέσιμο στο https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Capturing_the_ripples_of_spacetime_LISA_gets_go-ahead
- NASA. LISA. Διαθέσιμο στο https://lisa.nasa.gov/
- Οι Pau Amaro-Seoane et al. 2017. Συμβολόμετρο Laser Χώρος Κεραία. Προεκτύπωση arXiv. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.1702.00786
- Baker et al. 2019. Το συμβολόμετρο λέιζερ Χώρος Κεραία: Αποκαλύπτοντας τον Ουρανό Βαρυτικών Κυμάτων Millihertz. Προεκτύπωση arXiv. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.1907.06482
***
***
***
