Ένα βήμα πιο κοντά στην ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων στο Διάστημα

Δύο μόλις μήνες πειραμάτων χρειάσθηκαν τελικά οι επιστήμονες και οι μηχανικοί της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA), για να αποδείξουν με το σκάφος LISA Pathfinder ότι είναι τεχνικά εφικτή η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων στο διάστημα.

Τα αποτελέσματα της δοκιμής ανακοινώθηκαν από την επιστημονική ομάδα της αποστολής, με άρθρο της χθες στο περιοδικό Physical Review Letters. Στο άρθρο, οι ερευνητές σημειώνουν πως τα πειράματα όχι απλώς ολοκληρώθηκαν με επιτυχία, αλλά ξεπέρασαν ακόμη και τις πιο αισιόδοξες προσδοκίες τους. Έτσι, ανοίγουν τον δρόμο για την κατασκευή του eLISA, του πρώτου διαστημικού «παρατηρητηρίου» βαρυτικών κυμάτων.

Τα βαρυτικά κύματα είναι «ρυτιδώσεις» στο χωροχρονικό συνεχές που προκαλούνται από την κίνηση των υλικών σωμάτων, όπως περιέγραψε πρώτος ο Άλμπερτ Αϊνστάιν στο πλαίσιο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας.

Οι διαταραχές αυτές είναι εξαιρετικά μικρές, αφού ακόμη και σώματα με τεράστια μάζα που κινούνται με εξίσου τεράστιες επιταχύνσεις, όπως για παράδειγμα ένα ζεύγος από μαύρες τρύπες οι οποίες στροβιλίζονται η μία γύρω από την άλλη, προκαλούν παραμορφώσεις μικρότερες από το 1/1000 της διαμέτρου του πυρήνα ενός ατόμου.

Έτσι, είναι χαρακτηριστικό πως ο Αϊνστάιν θεωρούσε ότι δεν θα μπορούσαν ποτέ να αναπτυχθούν τεχνολογίες οι οποίες θα είχαν τη δυνατότητα να ανιχνεύσουν τόσο απειροελάχιστες διαταραχές. Μία πρόβλεψη που διέψευσε μόλις τον περασμένο Φεβρουάριο το πείραμα Advanced LIGO στις ΗΠΑ, καταγράφοντας για πρώτη φορά βαρυτικές διαταραχές.

Τα βαρυτικά κύματα ανοίγουν ένα νέο «παράθυρο» στο σύμπαν, αφού από την ανάλυσή τους οι επιστήμονες θα μπορούν να φέρουν στο «φως» άγνωστες έως σήμερα πτυχές για μία μεγάλη σειρά από κοσμικά φαινόμενα και αντικείμενα, όπως τις εκρήξεις υπερκαινοφανών και τα ζεύγη από αστέρες νετρονίων ή μελανών οπών.

Σε αυτό το πλαίσιο, ο σχεδιαζόμενος διαστημικός ανιχνευτής LISA θα είναι ένα πολύτιμο ερευνητικό εργαλείο, αφού θα μπορεί να εντοπίσει διαταραχές ακόμη χαμηλότερων συχνοτήτων από αυτές που «αντιλαμβάνονται» τα επίγεια παρατηρητήρια, όπως οι διατάξεις του πειράματος Advanced LIGO.
Επομένως, θα δώσει την ευκαιρία στους αστροφυσικούς να μελετήσουν και πηγές βαρυτικών κυμάτων τα οποία δεν είναι δυνατόν να εντοπισθούν από τη Γη. Έτσι, για παράδειγμα, θα μπορούν να ανακαλύψουν νέα στοιχεία για τον σχηματισμό γαλαξιών στο «νεαρό» σύμπαν.

Για να υλοποιηθεί όμως το LISA, θα έπρεπε πρώτα να αποδειχθεί ότι όντως λειτουργεί στην πράξη μία κρίσιμη παράμετρος της μεθόδου ανίχνευσης, δηλαδή ότι γίνεται να απομονωθούν δύο μάζες στο διάστημα από οποιαδήποτε άλλη δύναμη, εκτός από τη βαρύτητα. Μία αποστολή που ανέλαβε να φέρει σε πέρας το Lisa Pathfinder, μεταφέροντας στο εσωτερικό του δύο πανομοιότυπους κύβους 46 χιλιοστών, από κράμα χρυσού και λευκόχρυσου, οι οποίες ζυγίζουν 2 κιλά.

Το σκάφος εκτοξεύθηκε τον περασμένο Δεκέμβριο, με προορισμό περίπου 1,5 χλμ. μακριά από τη Γη, όπου τέθηκε στην επιθυμητή τροχιά. Τα πειράματα ξεκίνησαν στις αρχές Μαρτίου.

Σύμφωνα με το άρθρο στο Physical Review Letters, οι αναλυτές συγκέντρωσαν και ανέλυσαν μετρήσεις δύο περίπου μηνών, οι οποίες ήταν αρκετές για να επαληθεύσουν ότι οι μάζες μπορούν όντως να απομονωθούν. Μάλιστα, η ακρίβεια που επιτεύχθηκε ήταν πέντε φορές μεγαλύτερη από τις θεωρητικές εκτιμήσεις.

Το «παρατηρητήριο» LISA θα αποτελείται από τρία διαστημόπλοια περίπου όπως το Lisa Pathfinder, σε τέτοιες θέσεις στο διάστημα ώστε να σχηματίζουν ένα ισόπλευρο τρίγωνο, πλευράς ενός χιλιομέτρου. Η εκτόξευσή του προγραμματίζεται για το 2034.
8/6/2016

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου