Timp de aproape 100 de ani, oamenii de știință au căutat dovezi directe despre existența undelor gravitaționale, ondulări slabe în țesătura spațiu-timpului, prevăzută în teoria relativității generale a lui Albert Einsteins. Astăzi, vânătoarea valurilor gravitaționale a devenit un efort mondial în care sunt implicate sute de oameni de știință. O serie de facilități mari, bazate pe sol, au fost dezvoltate în Europa, Statele Unite și Japonia, însă cea mai sofisticată căutare dintre toate va avea loc în curând în spațiu.
Vorbind marți, 5 aprilie, în cadrul reuniunii naționale de astronomie RAS de la Birmingham, profesorul Mike Cruise va descrie un proiect comun ESA-NASA, denumit LISA (Laser Antferometric Space Antenna). Programat pentru lansare în 2012, LISA va cuprinde trei nave spațiale care zboară în formare în jurul Soarelui, devenind cel mai mare instrument științific pus vreodată pe orbită.
LISA este de așteptat să ofere cele mai bune șanse de succes în căutarea undelor de gravitație interesante, cu frecvență joasă, a spus profesorul Cruise. Totuși, misiunea este una dintre cele mai complexe provocări tehnologice întreprinse vreodată. Conform teoriei Einsteins, undele gravitaționale sunt cauzate de mișcarea unor mase mari (de exemplu, stele neutronice sau găuri negre) din Univers. Influența gravitațională dintre obiectele îndepărtate se schimbă pe măsură ce masele se mișcă, în același mod în care încărcările electrice în mișcare creează undele electromagnetice pe care seturile radio și televizoarele le pot detecta.
În cazul unei particule atomice foarte ușoare, cum ar fi electronul, mișcarea poate fi foarte rapidă, generând astfel unde la o gamă largă de frecvențe, inclusiv efectele pe care le numim lumină și raze X. Deoarece obiectele care generează unde gravitaționale sunt mult mai mari și mai masive decât electronii, oamenii de știință se așteaptă să detecteze unde de frecvență mult mai mici, cu perioade cuprinse între fracțiuni de secundă până la câteva ore.
Valurile sunt într-adevăr foarte slabe. Se dezvăluie ca o alternare de întindere și de contractare a distanței dintre masele de test care sunt suspendate într-un mod care le permite să se deplaseze. Dacă două astfel de mase de încercare s-ar afla la un metru între ele, atunci undele de gravitație ale forței căutate în prezent ar schimba separarea lor doar cu 10e-22 de metru sau cu o zece milime de o milionime de o milionime de un metru.
Această schimbare de separare este atât de mică încât împiedicarea maselor de testare să fie perturbată de efectul gravitațional al obiectelor locale și zgomotul seismic sau tremurarea Pământului în sine este o problemă reală care limitează sensibilitatea detectoarelor. Deoarece fiecare lungime de metru în distanța dintre masele de încercare dă naștere separat la modificările minime căutate, creșterea lungimii separării dintre mase dă naștere unei schimbări generale mai mari care ar putea fi detectate. În consecință, detectoarele de unde gravitaționale sunt făcute cât mai mari.
Detectoarele actuale la sol acoperă distanțe de câțiva kilometri și ar trebui să poată măsura perioadele milisecunde ale obiectelor cu rotire rapidă, cum ar fi stelele neutronice rămase din explozii stelare sau coliziunile dintre obiectele din cartierul nostru galactic local. Există totuși un interes puternic pentru detectarea clădirilor pentru a căuta coliziunile dintre găurile negre masive care au loc în timpul fuziunilor galaxiilor complete. Aceste evenimente violente ar genera semnale cu frecvențe foarte mici - prea mici pentru a fi observate deasupra zgomotului seismic aleatoriu al Pământului.
Răspunsul este să mergi în spațiu, departe de astfel de tulburări. În cazul LISA, cele trei nave spațiale vor zbura în formație, la o distanță de 5 milioane de kilometri. Fasciculele laser care se deplasează între ele vor măsura schimbările de separare cauzate de undele gravitaționale cu o precizie de aproximativ 10 picometri (o sută mii de o milionime de metru). Întrucât masele de testare de pe fiecare navă spațială vor trebui să fie protejate de diverse tulburări cauzate de particulele încărcate în spațiu, acestea trebuie adăpostite într-o cameră de vid din nava spațială. Precizia necesară este de 1.000 de ori mai solicitantă decât s-a obținut vreodată în spațiu și astfel ESA pregătește un zbor de testare a sistemului de măsurare cu laser într-o misiune numită LISA Pathfinder, care urmează să fie lansată în 2008.
Oamenii de știință de la Universitatea Birmingham, Universitatea din Glasgow și Imperial College London pregătesc în prezent instrumentația pentru LISA Pathfinder în colaborare cu ESA și colegii din Germania, Italia, Olanda, Franța, Spania și Elveția. Când LISA operează pe orbită, ne așteptăm să observăm Universul prin noua fereastră oferită de undele gravitaționale, a spus Cruise. Pe lângă stelele de neutroni și găurile negre masive, s-ar putea să putem detecta ecourile Big Bang-ului din undele gravitaționale emise fracții minime de o secundă după evenimentul care a început Universul nostru în evoluția sa actuală.
Sursa originală: Comunicat de presă RAS
