ESA đã phê duyệt việc xây dựng Đài quan sát sóng hấp dẫn không gian LISA

Cơ quan Vũ trụ Châu Âu và NASA đã bật đèn xanh cho dự án Laser Interferometer Space Antenna (LISA) - máy dò sóng hấp dẫn vũ trụ khổng lồ được thiết kế để phát hiện các xung trong không-thời gian do sự va chạm của các lỗ đen khổng lồ ở trung tâm các thiên hà với các vật thể khối lượng lớn khác gây ra.

Máy dò sẽ bao gồm ba tàu vũ trụ bay cách nhau 2,5 triệu km, tạo thành một tam giác ánh sáng laser có khả năng phát hiện các biến dạng trong không gian gây ra bởi các vụ va chạm dữ dội làm tan vỡ vũ trụ của các sao neutron và lỗ đen.

Giao thoa kế hoạt động trên các nguyên tắc tương tự như thí nghiệm LIGO (Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser) trên mặt đất hiện có, lần đầu tiên phát hiện sóng hấp dẫn vào năm 2015. Nhưng việc mở rộng LISA lên tới một triệu lần sẽ cho phép nó phát hiện các sóng hấp dẫn tần số thấp hơn, tiết lộ những thảm họa vũ trụ hiện nằm ngoài tầm với của LIGO.

“Sử dụng chùm tia laser ở khoảng cách vài km, các thiết bị trên mặt đất có thể phát hiện sóng hấp dẫn bắt nguồn từ các sự kiện liên quan đến các vật thể có kích thước sao – chẳng hạn như vụ nổ siêu tân tinh hoặc sự hợp nhất của các sao siêu đặc và lỗ đen khối lượng sao. Nora Lützgendorf, nhà khoa học hàng đầu của LISA cho biết: "Nhờ khoảng cách rất lớn được bao phủ trong chuyến bay, chúng tôi có thể đẩy các giới hạn của trọng lực. “Nhờ khoảng cách khổng lồ được bao phủ bởi tín hiệu laser của LISA và độ ổn định vượt trội của các thiết bị của nó, chúng tôi sẽ thăm dò sóng hấp dẫn ở tần số thấp hơn có thể trên Trái đất, tiết lộ các sự kiện ở quy mô khác, cho đến bình minh của thời gian.”

Sóng hấp dẫn là sóng xung kích xảy ra trong không-thời gian khi hai vật thể cực kỳ dày đặc va chạm nhau, chẳng hạn như sao neutron hoặc lỗ đen.

Máy dò LIGO phát hiện sóng hấp dẫn bằng cách thu thập những biến dạng nhỏ trong kết cấu không thời gian mà những sóng này tạo ra khi chúng truyền qua Trái đất. Máy dò hình chữ L có hai cánh tay với hai chùm tia laser giống hệt nhau bên trong, mỗi chùm dài 4 km.

Khi một sóng hấp dẫn chạm vào bờ vũ trụ của chúng ta, tia laser ở một nhánh của máy dò LIGO co lại và giãn ra ở nhánh kia, cảnh báo các nhà khoa học về sự hiện diện của sóng. Nhưng quy mô cực nhỏ của sự biến dạng này (thường có kích thước vài phần nghìn proton hoặc neutron) có nghĩa là các máy dò phải cực kỳ nhạy – và những máy dò này càng dài thì chúng càng trở nên nhạy hơn.

Chòm ba tàu vũ trụ LISA, dự kiến ​​bắt đầu được xây dựng vào năm 2025, sẽ chứa ba khối bạch kim vàng có kích thước bằng khối Rubik sẽ bắn các chùm tia laser vào kính viễn vọng của nhau cách xa hàng triệu km.

Khi các vệ tinh di chuyển theo Trái đất trên quỹ đạo quanh Mặt trời, bất kỳ nhiễu loạn nhỏ nào về độ dài đường đi giữa chúng sẽ được LISA ghi lại và gửi lại cho các nhà khoa học. Sau đó, các nhà nghiên cứu sẽ có thể sử dụng những thay đổi chính xác trong từng chùm tia để lập tam giác nhằm xác định nguồn gốc của nhiễu loạn hấp dẫn và hướng kính viễn vọng quang học vào chúng để nghiên cứu thêm.

Bởi vì các xung hấp dẫn được tạo ra ngay cả trước khi các vật thể thiên văn siêu lớn va chạm, LISA sẽ đưa ra cảnh báo sớm cho các nhà khoa học vài tháng trước khi kính thiên văn quang học nhìn thấy được vụ va chạm.

Độ nhạy chưa từng có của máy dò cũng sẽ cung cấp cơ hội nhìn vào những xung động yếu nhất phát sinh từ các sự kiện bình minh vũ trụ – hậu quả đẫm máu của Vụ nổ lớn – và trả lời một số câu hỏi lớn nhất và cấp bách nhất của vũ trụ học.

Kính viễn vọng, được tạo ra như một phần của sự hợp tác giữa ESA, NASA và các nhà khoa học quốc tế, sẽ được đưa lên bầu trời trên tên lửa Ariane 3 vào năm 2035.

Đọc thêm:

• Hassell và ESA đã thể hiện một khái niệm cơ sở sáng tạo cho bề mặt mặt trăng
• Xe phóng Ariane 6 của ESA đã vượt qua bài kiểm tra động cơ quan trọng