Вторник, 27 февраля, 2024
ДомойКосмосЗахват пульсаций пространства-времени: обсерватория гравитационных волн LISA получает добро

Захват пульсаций пространства-времени: обсерватория гравитационных волн LISA получает добро

- Advertisement -

Миссия ЕКА с лазерной интерферометрической космической антенной (LISA) станет первой космической обсерваторией, предназначенной для обнаружения пульсаций в ткани пространства-времени. Эта рябь, которую мы называем гравитационными волнами, излучается во время некоторых из самых мощных событий во Вселенной, например, при столкновении черных дыр. Кредит: ЕКА

Одобрение ЕКА миссии LISA знаменует собой значительный прогресс в космической науке, направленной на обнаружение гравитационные волны с тройкой космических кораблей. Запущенный в 2035 году, он предложит новое понимание космических событий и расширения Вселенной.

Комитет научной программы ЕКА одобрил миссию по созданию космической антенны с лазерным интерферометром (LISA) — первую научную попытку обнаружить и изучить гравитационные волны из космоса.

Этот важный шаг, формально называемый «принятием», признает, что концепция миссии и технология достаточно развиты, и дает добро на создание приборов и космического корабля. Эти работы начнутся в январе 2025 года, как только будет выбран европейский промышленный подрядчик.

LISA — это не один космический корабль, а созвездие из трех. Они будут следовать за Землей на ее орбите вокруг Солнца, образуя в космосе изысканно точный равносторонний треугольник. Каждая сторона треугольника будет иметь длину 2,5 миллиона километров (более чем в шесть раз больше расстояния Земля-Луна), и на этом расстоянии космические корабли будут обмениваться лазерными лучами. Запуск трех космических аппаратов запланирован на 2035 год на ракете «Ариан-6».

LISA под руководством ЕКА стала возможной благодаря сотрудничеству между ЕКА, космическими агентствами государств-членов, НАСАи международный консорциум учёных (консорциум LISA).

Миссия ЕКА LISA будет улавливать и изучать пульсации в ткани пространства-времени. Эта рябь, которую мы называем гравитационными волнами, излучается во время некоторых из самых мощных событий во Вселенной. Примером системы, создающей гравитационные волны, является пара черных дыр, вращающихся вокруг друг друга и направляющихся к столкновению. Ускорение их огромных масс сотрясает ткань пространства-времени и создает рябь. Фото: ЕКА/ATG Medialab.

Привнесение звука в космический фильм

Чуть более столетия назад Эйнштейн сделал революционное предсказание о том, что когда массивные объекты ускоряются, они сотрясают ткань пространства-времени, создавая мельчайшую рябь, известную как гравитационные волны. Благодаря современным технологическим разработкам мы теперь можем обнаруживать эти самые неуловимые сигналы.

«LISA — это проект, который еще никогда не применялся. Используя лазерные лучи на расстояниях в несколько километров, наземные приборы могут обнаруживать гравитационные волны, исходящие от событий, связанных с объектами размером со звезду, таких как взрывы сверхновых или слияние сверхплотных звезд и черных дыр звездной массы. Чтобы расширить границы гравитационных исследований, мы должны отправиться в космос», — объясняет ведущий научный сотрудник проекта LISA Нора Лютцгендорф.

«Благодаря огромному расстоянию, которое преодолевают лазерные сигналы на LISA, и превосходной стабильности ее приборов, мы будем исследовать гравитационные волны более низких частот, чем это возможно на Земле, обнаруживая события другого масштаба, вплоть до рассвета. времени.»

Гравитационные волны — это рябь в пространстве-времени, возникающая в результате ускорения очень массивных объектов, таких как черные дыры, которые собираются вместе и сливаются. Различные объекты в космосе производят гравитационные волны разных временных масштабов — от миллисекунд до миллиардов лет. Некоторые из этих волн можно наблюдать только из космоса. Кредит: ЕКА

LISA обнаружит по всей Вселенной пульсации пространства-времени, возникающие при столкновении огромных черных дыр в центрах галактик. Это позволит ученым проследить происхождение этих чудовищных объектов, показать, как они становятся в миллионы раз массивнее Солнца, и установить роль, которую они играют в эволюции галактик.

Миссия призвана уловить предсказанный гравитационный «звон» в начальные моменты существования нашей Вселенной и дать прямой взгляд на самые первые секунды после Большой взрыв. Кроме того, поскольку гравитационные волны несут информацию о расстоянии до объектов, которые их излучали, LISA поможет исследователям измерить изменения в расширении Вселенной с помощью критериев, отличных от методов, используемых Евклид и другие исследования, подтверждающие их результаты.

Ближе к дому, в нашей галактике, LISA обнаружит множество сливающихся пар компактных объектов, таких как белые карлики или нейтронные звезды и дадут нам уникальное представление о заключительных стадиях эволюции этих систем. Определяя их положение и расстояния, LISA поможет нам лучше понять структуру Млечный Путьосновываясь на выводах ЕКА Гайя миссия.

«На протяжении веков мы изучали наш космос, улавливая свет. Сочетание этого с обнаружением гравитационных волн привносит совершенно новое измерение в наше восприятие Вселенной», — отмечает ученый проекта LISA Оливер Дженнрич.

«Если мы представим, что до сих пор во время наших астрофизических миссий мы наблюдали космос, как немое кино, то съемка пульсаций пространства-времени с помощью LISA станет настоящим переломным моментом, как когда в кинофильмы был добавлен звук».

В 2015 году LISA Pathfinder протестировала важную технологию для предстоящей миссии LISA. Центральное место в демонстрации технологии заняли два кубика из твердого сплава золота и платины. Каждый кубик представляет собой тестовую массу со стороной 4,6 см и массой 1,96 кг. Один из таких кубиков изображен здесь. На трех космических кораблях миссии LISA будет размещено по две таких испытательных массы. Они свободно плавают и заключены в «корпус электрода». Гравитационные волны можно обнаружить, когда изменяются расстояния между кубами в разных космических кораблях. LISA будет отслеживать эти изменения путем обмена лазерными лучами между соседней парой космических кораблей. Кредит: ЕКА

Золотые кубики и лазерные лучи

Для обнаружения гравитационных волн LISA будет использовать пары твердых золото-платиновых кубиков — так называемых тестовых масс (чуть меньше кубиков Рубика), свободно плавающих в специальном корпусе в центре каждого космического корабля. Гравитационные волны вызовут крошечные изменения в расстояниях между массами на разных космических кораблях, и миссия будет отслеживать эти изменения с помощью лазерной интерферометрии.

Этот метод требует стрельбы лазерными лучами с одного космического корабля на другой, а затем наложения их сигналов для определения изменений расстояний масс до нескольких миллиардных долей миллиметра.

Космический корабль должен быть спроектирован так, чтобы ничто, кроме геометрии самого пространства-времени, не влияло на движение масс, находящихся в свободном падении.

Солидное наследие и будущая командная работа

Космический корабль следует по стопам ЛИЗА Следопыт, который продемонстрировал, что можно удерживать испытательные массы в свободном падении с поразительной точностью. Та же самая прецизионная двигательная система, которая также использовалась в миссиях ЕКА «Гея» и «Евклид», будет гарантировать, что каждый космический корабль будет поддерживать необходимое положение и ориентацию с высочайшей точностью. точность.

Выбран в качестве третьей крупной миссии ЕКА. Космическое видение 2015–2025 гг.ЛИЗА присоединится Научный флот космических наблюдателей ЕКА чтобы ответить на два важнейших вопроса, лежащих в основе программы: каковы фундаментальные физические законы Вселенной? Как возникла Вселенная и из чего она состоит?

В этом стремлении LISA будет работать вместе с другой крупной миссией ЕКА, которая в настоящее время находится в стадии изучения: НовыйАфина. Запуск NewAthena запланирован на 2037 год и станет крупнейшей рентгеновской обсерваторией из когда-либо построенных.

ЕКА возглавляет миссию LISA и будет обеспечивать космический корабль, запуск, операции миссии и обработку данных. Ключевыми инструментальными элементами являются свободно падающие испытательные массы, защищенные от внешних сил, предоставленные Италией и Швейцарией; системы пикометрической точности для обнаружения интерферометрического сигнала, предоставленные Германией, Великобританией, Францией, Нидерландами, Бельгией, Польшей и Чехией; и подсистема научной диагностики (арсенал датчиков на космическом корабле), предоставленная Испанией. Сверхстабильные лазеры, 30-сантиметровые телескопы для сбора их света и источники ультрафиолетового света (для разрядки тестовых масс) будут предоставлены НАСА.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме