Gotovo 100 godina znanstvenici su u potrazi za izravnim dokazima postojanja gravitacijskih valova u obliku mrlje u tkivu svemira predviđenih Albert Einsteins teorijom opće relativnosti. Danas je lov na gravitacijske valove postao svjetski napor u koji su uključene stotine znanstvenika. Brojni veliki prizemni objekti razvijeni su u Europi, Sjedinjenim Državama i Japanu, ali najsofisticiranija pretraga svih uskoro će se odvijati u svemiru.
Govoreći u utorak, 5. travnja na Nacionalnom sastanku za astronomiju RAS-a u Birminghamu, profesor Mike Cruise opisat će zajednički projekt ESA-NASA pod nazivom LISA (Laser Interferometric Space Antenna). Planirana za lansiranje 2012. godine, LISA će se sastojati od tri svemirske letjelice koja lete u formaciji oko Sunca, što ga čini najvećim znanstvenim instrumentom ikad postavljenim u orbitu.
Očekuje se da će LISA pružiti najbolju šansu za uspjeh u potrazi za uzbudljivim gravitacijskim valovima niske frekvencije, rekao je profesor Cruise. Međutim, misija je jedan od najsloženijih, tehnoloških izazova ikada poduzetih. Prema Einsteinovoj teoriji, gravitacijski valovi uzrokovani su gibanjem velikih masa (npr. Neutronske zvijezde ili crne rupe) u Svemiru. Gravitacijski utjecaj između udaljenih objekata mijenja se kako se mase kreću, na isti način na koji pokretni električni naboji stvaraju elektromagnetske valove koje radiotelevizori i televizori mogu detektirati.
U slučaju vrlo lagane atomske čestice, poput elektrona, gibanje može biti vrlo brzo, pa generira valove u širokom rasponu frekvencija, uključujući efekte koje nazivamo svjetlošću i X-zracima. Budući da su objekti koji stvaraju gravitacijske valove mnogo veći i masivniji od elektrona, znanstvenici očekuju da će otkriti valove mnogo niže frekvencije s razdobljima u rasponu od frakcije od sekunde do nekoliko sati.
Valovi su doista vrlo slabi. Oni otkrivaju sebe kao naizmjenično istezanje i savijanje udaljenosti između ispitnih masa koje su suspendirane na način koji im omogućuje kretanje. Ako su dvije takve ispitne mase međusobno udaljene jedan metar, tada bi gravitacijski valovi snage koja se trenutno traži promijenili njihovo razdvajanje za samo 10e-22 od jednog metra, ili za jednu desetinu tisuće milijuna, milijun od milijun milijuna metra.
Ova promjena razdvajanja toliko je mala da sprečavanje mase mase testnih poremećaja gravitacijskim djelovanjem lokalnih objekata i seizmički šum ili drhtanje same Zemlje predstavljaju stvarni problem koji ograničava osjetljivost detektora. Budući da se dužina svakog metra u razmaku između ispitnih masa zasebno povećava sitnim promjenama koje se traže, povećavanje dužine razdvajanja masa dovodi do veće ukupne promjene koja se može otkriti. Kao posljedica toga, detektori gravitacijskog vala izrađeni su u što većem broju.
Trenutni prizemni detektori pokrivaju udaljenosti od nekoliko kilometara i trebali bi biti u mogućnosti mjeriti milisekunde brzih okretnih objekata, poput neutronskih zvijezda preostalih od eksplozija zvijezda ili sudara između objekata u našem lokalnom galaktičkom susjedstvu. Međutim, postoji snažno zanimanje za izgradnju detektora za potragu za sudarima masivnih crnih rupa koje se događaju tijekom spajanja potpunih galaksija. Ti bi nasilni događaji generirali signale s vrlo niskim frekvencijama - preniskim da bi ih se opazilo iznad slučajnih seizmičkih buka Zemlje.
Odgovor je ići u svemir, daleko od takvih smetnji. U slučaju LISA, tri svemirske letjelice letjet će u formaciju, udaljenu 5 milijuna kilometara. Laserske zrake koje putuju između njih izmjerit će promjene u razdvajanju uzrokovane gravitacijskim valovima s preciznošću od oko 10 pikometara (sto tisuću milionnog metra). Budući da se ispitne mase na svakom svemirskom brodu moraju zaštititi od različitih poremećaja koje u prostoru nanose nabijene čestice, moraju se smjestiti u vakuumsku komoru u svemirskom brodu. Potrebna preciznost je 1000 puta zahtjevnija nego ikad postignuta u svemiru prije, pa ESA priprema testni let laserskog mjernog sustava u misiji pod nazivom LISA Pathfinder, koja bi trebala biti lansirana 2008. godine.
Znanstvenici sa Sveučilišta u Birminghamu, Sveučilišta u Glasgowu i Imperial College London trenutno pripremaju instrument za LISA Pathfinder u suradnji s ESA-om i kolegama u Njemačkoj, Italiji, Nizozemskoj, Francuskoj, Španjolskoj i Švicarskoj. Kad LISA djeluje u orbiti, očekujemo da ćemo promatrati Svemir kroz novi prozor koji nude gravitacijski valovi, rekao je Cruise. Pored neutronskih zvijezda i ogromnih crnih rupa, možda ćemo moći otkriti odjeke Velikog praska iz gravitacijskih valova koji su ispuštali sitne djeliće sekunde nakon događaja koji je pokrenuo naš Svemir trenutnom evolucijom.
Izvorni izvor: RAS News Release
