ESA ساخت رصدخانه امواج گرانشی فضایی LISA را تایید کرده است

آژانس فضایی اروپا و ناسا به پروژه آنتن فضایی تداخل سنج لیزری (LISA) چراغ سبز نشان داد - یک آشکارساز امواج گرانشی کیهانی غول‌پیکر که برای تشخیص ضربان‌های فضا-زمان ناشی از برخورد سیاهچاله‌های عظیم در مراکز کهکشان‌ها با دیگر اجرام پرجرم طراحی شده است.

این آشکارساز متشکل از سه فضاپیمای شناور در فاصله 2,5 میلیون کیلومتری از هم خواهد بود و مثلثی از نور لیزر را تشکیل می‌دهد که می‌تواند اعوجاج‌های موجود در فضا ناشی از برخوردهای شدید ستاره‌های نوترونی و سیاه‌چاله‌ها را شناسایی کند.

این تداخل سنج بر اساس همان اصول آزمایش زمینی LIGO (رصدخانه امواج گرانشی تداخل سنجی لیزری) که برای اولین بار امواج گرانشی را در سال 2015 شناسایی کرد، کار می کند. اما مقیاس‌گذاری LISA تا یک میلیون بار به آن امکان می‌دهد امواج گرانشی با فرکانس پایین‌تر را شناسایی کند و فاجعه‌های کیهانی را آشکار کند که در حال حاضر خارج از دسترس LIGO است.

با استفاده از پرتوهای لیزری در فواصل چند کیلومتری، ابزارهای زمینی می‌توانند امواج گرانشی ناشی از رویدادهای مربوط به اجرام به‌اندازه ستاره‌ای - مانند انفجارهای ابرنواختر یا ادغام ستارگان فوق‌چگال و سیاه‌چاله‌های با جرم ستاره‌ای را شناسایی کنند. نورا لوتزگندورف، دانشمند ارشد LISA، گفت: برای گسترش محدودیت‌های تحقیقات گرانش، باید به فضا برویم. به لطف مسافت عظیم طی شده در طول پرواز، ما توانستیم محدودیت‌های گرانش را پشت سر بگذاریم. به لطف مسافت عظیمی که سیگنال‌های لیزری LISA پوشش می‌دهند و پایداری قابل توجه ابزارهای آن، ما امواج گرانشی را با فرکانس‌های پایین‌تر از آنچه روی زمین ممکن است بررسی می‌کنیم و رویدادهایی را در مقیاسی متفاوت تا سپیده‌دم آشکار می‌کنیم.»

امواج گرانشی امواج ضربه ای هستند که در فضا-زمان هنگام برخورد دو جرم بسیار متراکم مانند ستاره های نوترونی یا سیاهچاله ها رخ می دهند.

آشکارساز LIGO امواج گرانشی را با برداشتن اعوجاج های کوچک در بافت فضازمان که این امواج هنگام عبور از زمین ایجاد می کنند، تشخیص می دهد. آشکارساز L شکل دارای دو بازو با دو پرتو لیزر یکسان در داخل است که هر کدام 4 کیلومتر طول دارند.

هنگامی که یک موج گرانشی به سواحل کیهانی ما برخورد می کند، یک لیزر در یک بازوی آشکارساز LIGO منقبض شده و در سمت دیگر منبسط می شود و دانشمندان را از حضور موج آگاه می کند. اما مقیاس کوچک این اعوجاج (اغلب چند هزارم یک پروتون یا نوترون در اندازه) به این معنی است که آشکارسازها باید فوق العاده حساس باشند – و هر چه این آشکارسازها طولانی تر باشند، حساس تر می شوند.

صورت فلکی سه فضاپیمای LISA که قرار است ساخت آن در سال 2025 آغاز شود، شامل سه مکعب روبیک به اندازه مکعب طلا-پلاتین است که پرتوهای لیزر را به تلسکوپ‌های یکدیگر در میلیون‌ها کیلومتر دورتر پرتاب خواهند کرد.

همانطور که ماهواره ها زمین را در مدارش به دور خورشید دنبال می کنند، هر گونه اختلال جزئی در طول مسیر بین آنها توسط LISA ثبت شده و برای دانشمندان ارسال می شود. سپس محققان می‌توانند از تغییرات دقیق هر پرتو برای مثلث‌بندی استفاده کنند تا مشخص کنند که آشفتگی‌های گرانشی از کجا می‌آیند و تلسکوپ‌های نوری را برای بررسی بیشتر به سمت آن‌ها نشانه بگیرند.

از آنجایی که تپش‌های گرانشی حتی قبل از برخورد اجرام نجومی بسیار پرجرم ایجاد می‌شوند، LISA چندین ماه قبل از اینکه برخورد برای تلسکوپ‌های نوری قابل مشاهده شود، به دانشمندان هشدار اولیه می‌دهد.

حساسیت بی‌سابقه این آشکارساز همچنین پنجره‌ای به ضعیف‌ترین تپش‌های ناشی از رویدادهای طلوع کیهانی - پیامد خونین پس از انفجار بزرگ - ارائه می‌کند و به برخی از بزرگترین و مهم‌ترین سؤالات کیهان‌شناسی پاسخ می‌دهد.

این تلسکوپ که به عنوان بخشی از همکاری بین ESA، ناسا و دانشمندان بین المللی ایجاد شده است، در سال 3 با موشک آریان 2035 به آسمان بلند خواهد شد.

همچنین بخوانید:

• Hassell و ESA یک مفهوم پایه مبتکرانه برای سطح ماه نشان داده‌اند
• خودروی پرتاب آریان 6 آژانس فضایی اروپا یک تست حیاتی موتور را پشت سر گذاشت