Milión kilometrov od Zeme, satelit Európskej vesmírnej agentúry, ktorý nesie dve plávajúce kocky zliatiny zlato-platina, ukázal, že je možné merať pohyb na stupnici atómového jadra, čo by mohlo odhaliť povahu niektorých z najmasívnejších objektov vo vesmíre.,
Súvisiaci obsah
- Laboratórium fyziky založené na vesmíre by mohlo pomôcť vedcom študovať, ako gravitačné osnovy zaberajú čas
Kozmická loď s názvom LISA Pathfinder je skúšobným miestom pre vesmírnu anténu s evolučným laserovým interferónom (eLISA). Výsledky sa dnes objavili v článku v listoch s fyzickými recenziami .
Misia eLISA bude pozostávať z troch kozmických lodí obiehajúcich okolo Slnka. Jedna z kozmických lodí vystrelí laser smerom k dvom ostatným a na jednej strane opíše tvar L 621 000 míľ. Laser bude merať vzdialenosť medzi skúšobnými hmotnosťami prenášanými sondami s presnosťou na niekoľko biliónov metrov metra - menšou ako atómy. Presné meranie umožní vedcom pozorovať gravitačné vlny - poruchy, ktoré sa tiahnu samy o sebe - ktoré sú dôsledkom Einsteinovej všeobecnej teórie relativity. Táto prechádzajúca vlna zmení dĺžku jednej strany L relatívne k druhej a nechá vedcov vidieť skutočné zakrivenie priestoru.
„Povedzme, že ste mali jednu omšu v New Yorku a jednu v Turíne [Taliansko], “ hovorí Smithsonian.com Stefano Vitale, profesor fyziky na Trentskej univerzite v Taliansku a hlavný vyšetrovateľ LISA Pathfinder. "Obidve sa zrýchľujú smerom k stredu Zeme. Keď prebehne gravitačná vlna, začnú klesať trochu inak."
Sledovanie takýchto drobných pohybov je však ťažké, uviedol Fabio Favata, vedúci koordinačnej kancelárie riaditeľstva vedy ESA na tlačovej konferencii, ktorá oznamuje výsledky. Preto bol uvedený na trh test LISA Pathfinder. „Rozhodli sme sa, že by sme sa mali naučiť chodiť skôr, ako budeme môcť utekať, “ povedal. „Je to analogické s projektom Gemini pre Apolla ... Dozvedeli sme sa nielen chodiť, ale aj dobre zabehať.“
Vo vnútri modelu LISA Pathfinder sa vznášajú dve kocky s hmotnosťou 1, 9 kilogramu zliatiny zlata a platiny s presnosťou 14, 8 palca. Z každej kocky sa odráža laserový lúč a prekrývajúce sa lasery merajú svoj vzájomný pohyb.
„Zobrali sme milióny kilometrov LISA a zmenšili sme ich na jednu kozmickú loď, “ povedal Paul McNamara, vedec projektu ESA pre LISA Pathfinder. LISA Pathfinder je príliš malý na to, aby zmeral gravitačné vlny, ale ukázalo sa, že nástroje dokážu merať veľmi malé pohyby a že je možné vytvoriť prostredie bez rušenia vonkajším prostredím.
Model LISA Pathfinder ukázal, že dokáže zachytiť pohyb vo femtometrovej stupnici - milióntina milióntiny metra. To boli rády lepšie ako dúfali, povedal Martin Hewitson, vedecký pracovník LISA Pathfinder. „Chceli sme vidieť pohyby picometerovej mierky, “ povedal. Picometer je 1 000-krát väčší ako femtometer. "Je to viac ako stokrát lepšie ako pozorovanie na zemi."
Gravitačné vlny boli zistené už predtým. Vedci pracujúci na gravitačnom vlnovom observatóriu laserových interferónov (LIGO) vo februári oznámili, že ich našli. Vlny boli pravdepodobne spôsobené zrážkou dvoch čiernych dier.
Ale LIGO je na Zemi, čo znamená, že nevidí druhy gravitačných vĺn, ktoré by mohli vyprodukovať iné javy. Zemetrasenia na druhej strane planéty, prechádzajúce nákladnými vozidlami a dokonca aj tepelná expanzia zariadenia môžu utopiť signály, ktoré LIGO hľadá. Ďalším faktorom je veľkosť. Akýkoľvek pozemný detektor môže byť iba taký veľký; LIGO, ktoré tiež opisuje tvar L, je 2, 5 míle na stranu a odráža laser dozadu a dopredu medzi zrkadlami, aby sa dosiahla efektívna dĺžka 695 míľ. Je to dosť veľké na to, aby bolo možné efektívne vidieť gravitačné vlny s frekvenciami meranými od približne 100 Hz do 1 000 Hz, uviedla Shane Larson, docentka na severozápadnej univerzite a jeden z vedcov, ktorí pracovali na LIGO. (Keď tím LIGO oznámil svoj objav, najnižšia frekvencia „počuť“ bola približne 35 Hz). To znamená vlnové dĺžky asi 300 000 až 8, 5 milióna metrov. (Gravitačné vlny sa pohybujú rýchlosťou svetla). To znamená, že okrem zrážania čiernych dier môže LIGO počúvať aj neutrónové hviezdy, keď sa otáčajú alebo ich dvojice sa špirálovo spájajú do seba.
eLISA však bude môcť vidieť gravitačné vlny, ktoré prejdú mnoho sekúnd - okolo 0, 0001 až 1 Hz, čo sa premieta do gravitačných vĺn až 3 miliardy kilometrov.
Larson povedal, že frekvenčný rozsah umožňuje detekciu objektov a javov, ktoré LIGO nemôže porovnávať. „Videli sme neutrónové hviezdy, ktoré sa obiehajú, ale oveľa skôr, skôr ako sa priblížia, “ povedal. „Alebo biele trpaslícke hviezdy. Biele trpaslíci sa spoja a zlúčia, ale urobia to skôr, ako ich uvidí LIGO.“ eLISA ich však vyzdvihne.
Vitale dodal, že eLISA odpovie na niektoré základné otázky týkajúce sa čiernych dier a galaktických centier. „Vieme, že každá galaxia má čiernu dieru od stotisíc po miliardy slnečných hmôt, “ uviedol. „[eLISA] vidíme kolíziu zadných dier tejto veľkosti. Vidíme tiež malú čiernu dieru spadajúcu do veľkej čiernej diery; ktorá vysiela signál, ktorý umožňuje akési mapovanie gravitačného poľa okolo čiernej diery.“ Presný tvar týchto polí je dôležitou otvorenou otázkou v astrofyzike. Môže dokonca ukázať, či čierne diery skutočne majú horizont udalostí.
Larson povedal, že videnie kolízie väčších čiernych dier by mohlo vrhnúť svetlo na to, ako sa čierne diery v galaktických centrách zväčšili. „Vidíme obrovské čierne diery veľmi skoro vo vesmíre. Ako sa dokážu rýchlo dostať do veľkých rozmerov? LISA ich môže vidieť na okraji pozorovateľného vesmíru.“
Spustenie systému eLISA je naplánované na rok 2034 a údaje by sa mali začať zhromažďovať iba v priebehu niekoľkých mesiacov od jeho spustenia.
