Як раніше повідомлялося, Комітет наукової програми Європейського космічного агентства (ЄКА) схвалив створення космічних апаратів місії Laser Interferometer Space Antenna (LISA) — першу наукову спробу виявити та вивчити гравітаційні хвилі з космосу.
Цим кроком ЄКА підтвердило, що концепція та технологія місії досить просунуті, і дає добро на створення приладів та космічного корабля. Ці роботи розпочнуться у січні 2025 року, як тільки буде обрано європейського промислового підрядника. Запуск місії заплановано на 2035 рік на ракеті «Аріан-6».
Проект LISA — є угрупуванням із трьох кораблів, які летітимуть за Землею на її орбіті навколо Сонця, утворюючи в космосі точний рівносторонній трикутник. Кожна сторона трикутника матиме довжину 2,5 мільйона кілометрів, і на цій відстані космічні кораблі обмінюватимуться один з одним лазерними променями.
Місія LISA під керівництвом ЄКА стала можливою завдяки співпраці між агентством, космічними агентствами держав-членів, НАСА та міжнародним консорціумом вчених (консорціум LISA).
«Звук» у космічному фільмі
Трохи більше століття тому Ейнштейн зробив революційне пророцтво про те, що коли масивні об'єкти прискорюються, вони стрясають тканину простору-часу, створюючи гравітаційні хвилі. Завдяки сучасним технологічним розробкам тепер можна було виявляти ці невловимі сигнали.
«LISA – це проект, який ще ніколи не застосовувався. Використовуючи лазерні промені на відстані кількох кілометрів, наземні прилади можуть виявляти гравітаційні хвилі, що виходять від подій, пов'язаних з об'єктами розміром із зірку, таких як вибухи наднових або злиття надщільних зірок та чорних дірок зіркової маси. Щоб розширити межі гравітаційних досліджень, ми маємо вирушити до космосу», — пояснює провідний науковий співробітник проекту LISA Нора Лютцгендорф.
«Завдяки величезній відстані, яку долають лазерні сигнали на LISA, та чудовій стабільності її приладів, ми досліджуватимемо гравітаційні хвилі нижчих частот, ніж це можливо на Землі, виявляючи події іншого масштабу, аж до світанку часу».
LISA буде фіксувати у Всесвіті пульсації простору-часу, що виникають при зіткненні величезних чорних дірок у центрах галактик. Це дозволить вченим простежити походження цих жахливих об'єктів, показати, як вони стають у мільйони разів масивнішими за Сонце, і встановити роль, яку вони грають в еволюції галактик.
Місія покликана вловити пророкований гравітаційний «дзвін» у початкові моменти існування нашого Всесвіту і дати прямий погляд на перші миті після Великого вибуху. Крім того, оскільки гравітаційні хвилі несуть інформацію про відстань до об'єктів, що їх випромінювали, LISA допоможе дослідникам виміряти зміни в розширенні Всесвіту за допомогою критеріїв, відмінних від методів, що використовуються Евклідом та іншими пристроями, перевіряючи їх результати.
Ближче до будинку, в нашій галактиці, LISA виявить безліч пар компактних об'єктів, таких як білі карлики або нейтронні зірки, і дасть унікальне уявлення про заключні стадії еволюції цих систем. Визначаючи їх положення та відстані, LISA допоможе краще зрозуміти структуру Чумацького Шляху, ґрунтуючись на результатах місії ЄКА Gaia.
«Протягом століть ми вивчали наш космос, уловлюючи світло. Поєднання цього з виявленням гравітаційних хвиль привносить зовсім новий вимір у наше сприйняття Всесвіту», — зазначає вчений проекту LISA Олівер Дженнріч.
«Якщо ми уявімо, що досі в ході наших астрофізичних місій ми спостерігали космос, як німе кіно, то зйомка пульсацій простору-часу за допомогою LISA стане справжнім переломним моментом, як коли у кінофільми було додано звук».
Золоті кубики та лазерні промені
Для виявлення гравітаційних хвиль LISA використовуватиме пари твердих золото-платинових кубиків — так званих тестових мас (трохи менше кубиків Рубіка), які вільно плавають у спеціальному корпусі в центрі кожного космічного корабля. Гравітаційні хвилі спричинять крихітні зміни в відстанях між масами на різних космічних кораблях, і місія відстежуватиме ці зміни за допомогою лазерної інтерферометрії.
Цей метод вимагає «стрільби» лазерними променями з одного космічного корабля на інший, а потім накладання їх сигналів для визначення змін відстаней мас до кількох мільярдних часток міліметра.
Космічний корабель має бути спроектований так, щоб ніщо, окрім геометрії самого простору-часу, не впливало на рух мас, що перебувають у вільному падінні.
Обрана в якості третьої великої місії в програмі ESA Cosmic Vision 2015–2025, LISA приєднається до наукового космічного флоту ЄКА для вирішення двох найважливіших питань, які лежать в основі програми: які фундаментальні фізичні закони Всесвіту, як виник Всесвіт і з чого він складається ?
LISA працюватиме разом з іншою великою місією ЕКА, яка зараз вивчається: NewAthena. Запуск NewAthena запланований на 2037 рік і стане найбільшою рентгенівською обсерваторією коли-небудь побудованих.
