Europejska Agencja Kosmiczna z powodzeniem przetestowała technologię, która w przyszłości posłuży do budowy kosmicznego obserwatorium fal grawitacyjnych. Umożliwiły to eksperymenty prowadzone na pokładzie zbudowanej we współpracy z NASA sondy LISA Pathfinder. Sonda, wystrzelona z Ziemi 3 grudnia 2015 roku krąży obecnie wokół tak zwanego punktu libracyjnego L1, na linii Ziemia – Słońce, około 1,5 miliona kilometrów od naszej planety.

Artystyczna wizja testu mas w pojeździe LISA Pathfinder, © ESA

Artystyczna wizja testu mas w pojeździe LISA Pathfinder, © ESA

Istnienie fal grawitacyjnych, nazywanych często zmarszczkami czasoprzestrzeni, przewidział sto lat temu Albert Einstein. Fizycy zdołali je po raz pierwszy zaobserwować dopiero kilka miesięcy temu, z pomocą znajdujących się na Ziemi laboratoriów LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Zakłócenia związane na Ziemi z efektami sejsmicznymi, czy termicznymi ograniczają jednak możliwość rejestracji fal przez LIGO do zakresu około 100 Hz. By odbierać fale o częstości poniżej 1Hz, emitowane w wyniku kolizji galaktyk, czy supermasywnych czarnych dziur, potrzebne są urządzenia pracujące tam, gdzie szumy są znacznie niższe. Najlepiej w kosmosie.

LISA Pathfinder w drodze do punktu L1 /Rys. ESA/C. Carreau /materiały prasowe

LISA Pathfinder w drodze do punktu L1 /Rys. ESA/C. Carreau /materiały prasowe

Celem ESA i NASA jest zbudowanie dużego, kosmicznego obserwatorium fal grawitacyjnych, takiego “z prawdziwego zdarzenia”. Zanim jednak to nastąpi, zanim trzeba będzie wydać na to olbrzymie pieniądze, postanowiono przetestować zasadę działania tego obserwatorium na małym modelu. Takim modelem jest właśnie sonda LISA Pathfinder. W jej wnętrzu znajdują się dwa, oddalone od siebie o około 38 cm sześciany ze stopu złota i platyny, których bok ma 46 mm długości. Sonda “upuściła” je, by mogły poruszać się w jej wnętrzu całkowicie swobodnie, podlegając niemal wyłącznie siłom grawitacji. Testy polegały na sprawdzaniu z jak dużą dokładnością można odległość między nimi mierzyć.

Schemat systemu laserowego, mierzącego odległość sześcianów we wnętrzu sondy LISA Pathfinder /ESA/ATG medialab /materiały prasowe

Schemat systemu laserowego, mierzącego odległość sześcianów we wnętrzu sondy LISA Pathfinder /ESA/ATG medialab /materiały prasowe

Rezultaty pierwszej serii pomiarów, opisane w czasopiśmie “Physical Review Letters” sa zdaniem naukowców zachwycające. W układzie udało się ograniczyć wpływ sił innych niż grawitacja do poziomu, który byłby akceptowalny nawet przy eksperymencie prowadzonym w pełnej skali. Pomiary odległości sześcianów udało się wykonać z dokładnością rzędu femtometrów, 100 razy lepszą, niż się spodziewano. To pozwala na zauważenie nawet efektów, związanych z odbijaniem się od ich ścian pojedynczych, pozostałych miedzy sześcianami cząsteczek gazu. Taki wynik gwarantuje, że będzie można zauważyć fluktuacje odległości związane z przejściem fali grawitacyjnej.

ESA planuje w latach 30 bieżącego stulecia wysłać w kosmos zestaw trzech satelitów LISA, które znajdą się w odległościach około miliona kilometrów i będą w stanie zarejestrować takie właśnie, minimalne zmiany odległości. Obecny eksperyment pokazuje, że pomiary na tej zasadzie powinny być możliwe.

 

Źródło: ESA, KopalniaWiedzy, rmf24

 

Polecane: