Milijun kilometara od Zemlje, satelit Europske svemirske agencije koji je nosio dvije plutajuće kocke legure zlata-platine pokazao je da je moguće izmjeriti kretanje na skali atomskog jezgra, što bi moglo otkriti prirodu nekih najmasovnijih objekata u svemiru,
Povezani sadržaj
- Svemirski laboratorij fizike mogao bi pomoći znanstvenicima da prouče kako gravitacija preskače prostor i vrijeme
Nazvani LISA Pathfinder, svemirska letjelica je testni ležaj za svemirsku antenu evoluiranog interferometra (eLISA). Rezultati su se danas pojavili u radu u časopisu Physical Review Letters .
Misija eLISA sastojat će se od tri svemirske letjelice u orbiti. Jedna od svemirskih letjelica ispalit će laser prema druga dva, opisujući L oblik oblika 621.000 milja sa strane. Laseri će mjeriti udaljenost između ispitnih masa koje nose sonde do nekoliko trilijuna metra - manjih od atoma. Precizno mjerenje omogućit će znanstvenicima promatranje gravitacijskih valova - poremećaja koji protežu sami prostor - koji su posljedica Einsteinove opće teorije relativnosti. Taj prolazni val promijenit će duljinu jedne strane L u odnosu na drugu, a znanstvenicima će omogućiti stvarnu zakrivljenost prostora.
"Recite ako ste imali jednu misu u New Yorku i jednu u Torinu [Italija]", kaže Smithso Vitale, profesor fizike na Sveučilištu u Trentu u Italiji i glavni istraživač za LISA Pathfinder. "Oboje ubrzavaju prema središtu zemlje. Kada prođe gravitacijski val, oni počinju padati u nešto drugačijim smjerovima."
Međutim, teško je pratiti tako sitne pokrete, rekao je Fabio Favata, voditelj ureda za koordinaciju Uprave za znanost ESA na tiskovnoj konferenciji i najavio rezultate. Zbog toga je lansirana LISA Pathfinder. "Odlučili smo da bismo trebali naučiti hodati prije nego što možemo trčati", rekao je. "To je analogno projektu Gemini za Apolon ... Nismo samo naučili hodati, već prilično dobro trčati."
Unutar LISA Pathfinder-a, dvije kocke od 1, 9 kilograma od legure zlata-platine lebde točno 14, 8 centimetara. Laserski zrak se odbija od svake kocke, a složeni laseri mjere svoje kretanje jedan prema drugom.
"Uzeli smo milijune kilometara LISA-e i skratili je u jednu svemirsku letjelicu", rekao je Paul McNamara, znanstvenik ESA projekta za LISA Pathfinder. LISA Pathfinder je premala za mjerenje gravitacijskih valova, ali pokazala je da instrumenti mogu mjeriti vrlo male pokrete i da je moguće izgraditi okruženje bez smetnji izvana.
LISA Pathfinder pokazao je da može pokupiti gibanje na skali femometra - milijun od milijardu metra. To su bili veličine više nego što su se nadali, rekao je Martin Hewitson, viši znanstvenik LISA Pathfinder. "Željeli smo vidjeti prijedloge mjerača pikometra", rekao je. Pikometar je 1000 puta veći od femtometra. "To je više od 100 puta bolje od [opažanja] na terenu."
Prije su otkriveni gravitacijski valovi. Znanstvenici koji rade u Laser Interferometer Gravitacijski val opservatorij (LIGO) objavili su u veljači da su ih pronašli. Valovi su vjerojatno nastali sudarom dviju crnih rupa.
Ali LIGO je na Zemlji, što znači da ne može vidjeti vrste gravitacijskih valova koje bi mogle proizvesti druge pojave. Zemljotresi na drugoj strani planete, prolazak kamiona, pa čak i toplinsko širenje opreme mogu ugušiti signale kojima LIGO traži. Drugi faktor je veličina. Bilo koji zemaljski detektor može biti toliko velik; LIGO, koji također opisuje oblik L, nalazi se 2, 5 milje sa strane, a laser premješta između ogledala kako bi postigao efektivnu duljinu od 695 milja. To je dovoljno veliko da učinkovito vidimo gravitacijske valove s frekvencijama izmjerenim od oko 100 Hz do 1.000 Hz, rekao je Shane Larson, znanstveni suradnik na Sveučilištu Northwestern i jedan od znanstvenika koji je radio na LIGO. (Kad je LIGO tim objavio svoje otkriće, najniža frekvencija "čula" je bila oko 35 Hz). To znači valne duljine od oko 300 000 do 8, 5 milijuna metara. (Gravitacijski se valovi kreću brzinom svjetlosti). To znači da osim sudaranja crnih rupa, LIGO može slušati neutronske zvijezde dok se vrte ili kao parovi od njih spiraliraju jedno u drugo.
eLISA će, međutim, moći vidjeti gravitacijske valove kojima treba proći mnogo sekundi - otprilike 0, 0001 do 1 Hz, što znači gravitacijske valove dugačke čak 3 milijarde kilometara.
Larson je rekao da raspon frekvencija omogućava otkrivanje objekata i pojava s kojima se LIGO ne može podudarati. "Mogli smo vidjeti neutronske zvijezde koje se vrte u orbiti, ali mnogo ranije, prije nego što se zbliže", rekao je. "Ili bijele patuljaste zvijezde. Bijeli patuljci će se kontaktirati i spojiti, ali oni će to učiniti prije nego što ih LIGO vidi." eLISA će ih ipak pokupiti.
Vitale je dodao da će eLISA odgovoriti na neka temeljna pitanja o crnim rupama i galaktičkim centrima. "Znamo da svaka galaksija ima crnu rupu od stotina tisuća do milijardi solarnih masa", rekao je. "[eLISA] može vidjeti sudar rupa takve veličine. Također možemo vidjeti malu crnu rupu koja pada u veliku crnu rupu; koja šalje signal koji omogućava svojevrsno mapiranje gravitacijskog polja oko crne rupe." Točan oblik tih polja važno je otvoreno pitanje u astrofizici. To čak može pokazati da li crne rupe zapravo imaju horizonte događaja.
Larson je rekao da bi i sudari većih crnih rupa mogli osvjetljavati pojavu crnih rupa u galaktičkim središtima. "Vrlo rano u svemiru vidimo ogromne crne rupe. Kako se brzo povećavaju? LISA ih može vidjeti do ruba promatranog svemira."
eLISA se planira predstaviti 2034. godine, a podatke bi trebao započeti u roku od samo nekoliko mjeseci od lansiranja.
