Yakın zamanda Avrupa Uzay Ajansı (ESA), uzaydaki yer çekimi dalgalarını ölçecek ilk deneysel projeyi resmi olarak onayladı. Lazer İnterferometrik Uzay Anteni (LISA) adı verilen proje, süper kütleli kara deliklerin birleşmesi gibi kozmik olayların tetiklediği uzay-zamandaki büyük dalgalanmaları, bir lazer ışınının 2,5 milyon kilometreden fazla yayılmasının kesin zamanlamasını analiz ederek tespit edecek. Güneş Sistemi.
Avrupa Uzay Ajansı 25 Ocak'ta milyarlarca avroluk misyonun inşaatının 2025'te başlayacağını ve fırlatmanın 2035'te planlandığını duyurdu. LISA işbirliğinin bir üyesi olan Almanya Garsing'deki Max Planck Astrofizik Enstitüsü'nden astrofizikçi Valeriya Korol, "Görev son derece yenilikçi ve yalnızca LISA'nın tespit edebileceği yerçekimsel dalgaların kaynakları hakkında bir pencere açacak" dedi. takım.
LISA'yı yer tabanlı dedektörlerle karşılaştırıldığında benzersiz kılan şey, daha düşük frekanslardaki yerçekimsel dalgaları tespit edebilme yeteneğidir; bu da, kapsamı çok daha büyük olan, birbirinin etrafında dönen kara delikler gibi çok daha büyük ve daha uzak kozmik olaylara ışık tutabileceği anlamına gelir. ve yer tabanlı Lazer İnterferometrik Yerçekimi Dalga Gözlemevi (LIGO) tarafından 2015 yılında ilk kez tespit edilenlerden daha uzak.
Almanya'nın Hannover kentindeki Max Planck Yerçekimi Fiziği Enstitüsü müdürü ve LISA konsorsiyumunun başkanı olan ve LISA teklifini ilk olarak 31 yıl önce yazan Karsten Danzmann, LISA projesinin uzun süredir yapım aşamasında olduğunu hatırlıyor. Deney, bir lazerin milyonlarca kilometre uzaklıktaki iki kütleli nokta arasında hareket ettiği mesafeyi (metrenin en yakın trilyonda birine kadar) ölçerek yerçekimsel dalgaları tespit etmeyi amaçlamaktadır; öyle bir hassasiyetle ki, uzay-zamanın kendisinden başka hiçbir şeyin hareketini etkileyemeyeceği kadar hassastır. Karsten Danzmann projenin meyvelerini vereceğinden emin olduğunu belirterek, "İlk başta insanlar bu fikrin saçma olduğunu düşündüler ama ben onlara sabırlı olmalarını söyledim."
LISA Misyonu Altın Üçgen:Uzayda yerçekimi dalgası tespiti
LISA programı, eşkenar üçgen oluşumunda Güneş'in etrafında dönecek, aynı şekilde yapılandırılmış üç uzay aracından oluşacaktır (Şekil 1). Her uzay aracının içinde altın ve platinden yapılmış 4,6 cm uzunluğunda yüzen bir küp bulunur. LISA, bu küpler arasındaki göreceli mesafeleri doğru bir şekilde ölçmek için lazerleri kullanarak, yerçekimsel dalgaların neden olduğu ince uzaysal ve zamansal değişiklikleri çok yüksek bir hassasiyetle (pikometre mertebesinde veya milimetrenin milyarda biri kadar) tespit edebilmektedir. Bu tür değişiklikler büyük nesnelerin hızlandırılmış hareketi ile üretilir. Bu ince ölçümler, LISA'nın, Valeriya Korol'un "bilim kurgudan bir alet" olarak tanımladığı bir cihaz olan yerçekimsel dalgaların kaynağını belirlemesine olanak tanıyor.
Şekil 1 LISA misyonu uzay aracının kavramsal diyagramı. 3 uydu Güneş'in etrafında yörüngede bir üçgen oluşturacak.
Karsten Danzmann, bu mesafelerde yüksek hassasiyetli ölçümler yapmanın zorluklarına rağmen uzay ortamının bu tür deneylere yerden çok daha elverişli olduğuna dikkat çekiyor. Uzayda titreşimlerin, atmosferik bozuklukların ve diğer salınımların olmaması, deneyler için neredeyse mükemmel bir vakum sağlar. Ancak teknolojinin karmaşıklığı, ekipmanın son derece güvenilir olmasını gerektiriyor çünkü bir kez çalıştırıldıktan sonra yerinde kolayca onarılması mümkün değil.
LISA projesi, yer merkezli Lazer İnterferometrik Yerçekimi Dalgası Gözlemevi'nin (LIGO) algılama yetenekleri ile 300000 kilometre ile 3 milyar kilometre arasındaki dalga boylarındaki yerçekimsel dalgaları tespit etmek için tasarlanmıştır. Pulsar Zamanlama Dizisi. LIGO'ya kıyasla daha uzun dalga boylarında ve Pulsar Zamanlama Dizisine kıyasla nispeten daha kısa dalga boylarında yerçekimsel dalgaları tespit edebilir. Şu anda, Pulsar Zamanlama Dizisi, bazı yıldızları "işaret" olarak kullanarak galaksideki yerçekimsel dalgaları gözlemlemek ve incelemek için araştırma yürütüyor; bu, bilim adamlarının daha uzun yerçekimsel dalga boylarını tespit etmelerine yardımcı olan periyodik sinyaller yayar.
LISA ve Yerçekimi Dalgası Tespiti Konusunda Küresel İşbirliği için Beklentiler
Karsten Danzmann, farklı deneylerin, tıpkı radyo teleskopları ve görünür ışık cihazlarının yaptığı gibi, kendi benzersiz olaylarını gözlemlediğini ve tamamlayıcı veriler sağladığını belirtiyor. LISA, büyüklüğü sayesinde, süper kütleli kara delik birleşmelerinden kaynaklanan yerçekimsel dalgaların yanı sıra, LIGO tarafından tespit edilen çarpışma aşamasında daha önce yayılan sinyalleri de tespit edebilecek. LISA'nın ayrıca daha önce hiç görülmemiş kozmik olayları ortaya çıkarması bekleniyor. kara deliklerin boyutunu aşan beyaz cüce çarpışmaları ve eşit olmayan kütleye sahip ikili kara delik birleşmeleri gibi.
Valeriya Korol, gökbilimcilerin deneyin, erken evrende üretilen ve teori tarafından tahmin edilen yerçekimsel dalga arka plan gürültüsünü tespit etmesini ve potansiyel olarak ilk kara deliklerin yaydığı sinyalleri yakalamasını beklediklerini söyledi. LISA'nın, bilim adamlarının kütleçekim hızının nasıl olduğunu daha doğru bir şekilde anlamalarına yardımcı olması bekleniyor. Evrenin genişlemesi, tespit ettiği kütleçekim dalgalarının kaynaklarına olan mesafeleri ölçerek değişti.
Çin ayrıca 2030'larda Uzay Yerçekimi Dalgası Tespiti "Taiji Programı" ve "Tianqin Programı" olarak anılan kendi uzay yerçekimsel dalga dedektörlerini başlatmayı planlıyor. Çin'in uzay yerçekimi dalgası tespit programı, uygulama olasılığını artıran LISA projesinin geliştirilmesiyle desteklendi. "Tianqin Programı" programı Çin programı olarak biliniyor ve Avrupa LISA programından farklı olarak amacı, 2035 yılı civarında, yer merkezli yörüngelere üç adet tamamen senkronize uydu yerleştirerek uzay tabanlı bir yerçekimi dalgası gözlemevi inşa etmektir. yaklaşık 100,000 kilometre, kenar uzunluğu yaklaşık 170,000 kilometre olan eşkenar üçgen bir takımyıldızı oluşturan "Tianqin", yer çekimi dalgalarının uzay tespitini gerçekleştirmek için. "Taiji Planı" temel olarak Avrupa LISA planıyla aynıdır; Dünya'dan yaklaşık 50 milyon kilometre uzaklıktaki güneş merkezli yörüngede, birbirine benzeyen üç uyduyu fırlatır, merkezi güneş olan üç yıldız oluşumu yörüngesi, tasarım müdahale eden kol kol uzunluğu, yani 3 milyon kilometrelik uydu aralığı. Tianqin, LISA, Taiji'nin üç planı var; ilki yer merkezli bir yörünge programı, son ikisi ise güneş merkezli yörünge programı, aynı çekirdek teknolojiye ihtiyaç duyuyor, ayrıca kendi farklı teknik zorlukları var, ancak uzay yerçekimi dalgası algılamanın tamamlayıcı özellikleri var. LISA programının ESA tarafından onaylanması bilim camiasında önemli bir dönüm noktasına işaret ediyor.
