După ce LIGO a observat în septembrie 2015 pentru prima dată undele gravitazionale emise în urmă coliziunii a două găuri negre, creşte interesul pentru măsurarea acestor unde, cu obiectivul de a se studia Universul cu o metodă diferită faţă de cea utilizată până acum, care se baza exclusiv pe măsurarea undelelor electromagnetice. În viitor cercetătorii plănuiesc să realizeze o antena gravitazionala în spaţiu: eLişa. Pentru a verifică tehnologiile delicate ce vor fi utilizate de către eLişa a fost lansat şi testat cu succes, în spaţiu, un prototip, numit LISA.
Ceea ce cunoaştem despre Univers îl datorăm măsurătorilor de unde electromagnetice, fie ele unde radio, raze X sau radiaţie vizibilă. Studiind această radiaţie am ajuns de exemplu la concluzia că Universul este dominat de materie şi energie întunecate, care la ora actuală nu ştim din ce anume sunt alcătuite.
Ar fi extrem de util să avem o imagine a Universului folosind alt gen de semnale: acest lucru este posibil cu ajutorul undelor gravitaţionale. Acestea au fost observate pentru prima dată în septembrie 2015 cu ajutorul antenei gravitazionale americane LIGO. Undele observate se datorau unirii a două găuri negre, fiecare având masă de circa 30 de ori mai mare că cea a Soarelui. Pentru a studia Universul însă avem nevoie de instrumente care să permită măsurători mai precise şi în domeniu de frecvente mai amplu decât este posibil cu LIGO. LIGO şi VIRGO, cele mai mari antene gravitaţionale interferometrice existente, vor continuă să scrueze Universul şi, desigur, vor măsură alte unde gravitaţionale. Pentru a avea însă o “harta” de unde gravitaţionale mai precisă este nevoie să construim o antena gravitaionala în spaţiu. Atât LIGO cât şi VIRGO au braţe cu lungimea de câţiva kilometri (4 km LIGO şi 3 km VIRGO), şi funcţionează măsurând variaţii ale figurei de interferenţă ale fasciculelor laser, care circulă în 2 braţe cu un unghi între ele, generate de trecerea undei gravitaţionale Ar fi nevoie însă de o antena gravitaţională care să aibă braţe cu lungimea de sute de mii de kilometri, chiar şi un milion de kilometri, pentru a creşte sensibilitatea şi a putea observă undele gravitaţionale care sunt invizibile pentru LIGO şi VIRGO. Din acest motiv cercetătorii plănuiesc să construiască o antena gravitaţională în spaţiu! În aceste condiţii, întrucât nu este nevoie de un tub în care să fie realizat vidul pentru construirea braţului, întrucât în spaţiu este deja vid – se poate construi o antena gravitaţională mult mai lungă decât pe Terra. eLişa este numele antenei gravitaţionale spaţiale pe care oamenii de ştiinţă vor s-o realizeze în următorii 20 de ani. Pentru a fi însă siguri că ceea ce se măsoară sunt unde gravitaţionale şi nu alte procese generate de mişcări ale aparatului datorite altor efecte, precum presiunea generată de radiaţia solare, a fost realizat un prim prototip, LISA Pathfinder, care a fost lansat în spaţiu de către ESA (European Space Agency) şi cu ajutorul căruia s-a măsurat capacitatea de a menţine în poziţie şi de a controla obiectele care ar constitui antena eLIŞA. LISA Pathfinder conţinea în interior aşa-numitul LISA Technology Package alcătuit din două cuburi de aur şi platină, fiecare cu greutatea de 2kg, cu latura de 46 mm. Poziţia acestor cuburi era controlată cu mare precizie şi dacă era nevoie se acţionau micromotoare care readuceau cuburile în poziţia iniţială. Deasemenea la bordul aparatului se află şi un aparat construit de NASA, Disturbance Reduction System, care aducea satelitul în poziţia iniţială în cazul în care această se modifică în urmă unor perturbatii externe. Toată aparatură a funcţionat perfect, ceea ce demonstrează că metodă propusă pentru eLIŞA este valabilă. În următorii ani vom asista cu siguranţă la noi descoperiri efectuate de LIGO şi VIRGO, iar peste 20 de ani poate vom scruta Universul cu un telescop de unde gravitaţionale spaţial: eLIŞA. Cu siguranţă vom descoperi noi aspecte ale Universului, care la ora actuală sunt necunoscute; vom desluşi misterele actuale, însă vom da de altele, cel puţin la fel de fascinante.
Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro
Recomandările noastre
