Первая попытка прямого наблюдения за волнами пространства-времени получила зеленый свет

Комитет научной программы Европейского космического агентства (ESA) утвердил миссию создания космической антенны с лазерным интерферометром (LISA) — первую научную экспедицию по обнаружению и изучению гравитационных волн из космоса.

Этот ключевой этап, формально известный как "принятие", подтверждает, что концепция миссии и технологии достаточно развиты, и дает зеленый свет для разработки оборудования и космического корабля. Работы начнутся в январе 2025 года, после выбора европейского промышленного подрядчика.

LISA представляет собой не один космический аппарат, а трехчастное созвездие. Они будут следовать за орбитой Земли вокруг Солнца, формируя в космосе точный равносторонний треугольник. Каждая сторона этого треугольника будет иметь длину 2,5 миллиона километров (более чем в шесть раз больше расстояния Земля-Луна), и на этом расстоянии космические аппараты будут обмениваться лазерными лучами. Планируется запуск трех космических аппаратов на ракете "Ариан-6" в 2035 году. Проект LISA возможным благодаря сотрудничеству между ESA, космическими агентствами государств-членов, NASA и международным консорциумом ученых (консорциум LISA).

Более ста лет назад Эйнштейн предсказал, что массивные объекты, двигаясь с ускорением, искривляют ткань пространства-времени, создавая гравитационные волны. Теперь, благодаря современным технологиям, мы можем обнаруживать эти тончайшие сигналы.

Проект LISA представляет собой новый этап в исследовании гравитационных волн. С помощью лазерных лучей, передаваемых на расстояние нескольких километров, наземные устройства смогут обнаруживать гравитационные волны, исходящие от событий, таких как взрывы сверхновых или слияние сверхплотных звезд и черных дыр звездной массы. "Для расширения границ гравитационных исследований мы должны отправиться в космос", — объясняет Нора Лютцгендорф, ведущий научный сотрудник проекта LISA.

LISA позволит обнаруживать пульсации пространства-времени в различных уголках Вселенной, возникающие при столкновении огромных черных дыр в центрах галактик. Это даст ученым возможность проследить происхождение этих массивных объектов и определить их роль в эволюции галактик.

Источник: ESA.

В 2015 году LISA Pathfinder протестировала важную технологию для предстоящей миссии LISA. Центральное место в демонстрации технологии заняли два кубика из твердого сплава золота и платины. Каждый кубик представляет собой тестовую массу со стороной 4,6 см и массой 1,96 кг. Один из таких кубиков изображен здесь. 

Миссия также нацелена на обнаружение предсказанных гравитационных волн, возникающих в первые моменты существования Вселенной, и предоставление уникального взгляда на первые секунды после Большого взрыва. LISA также поможет измерить изменения в расширении Вселенной, предоставляя новые методы для проверки результатов других исследований, таких как Евклида.

Внутри нашей галактики LISA обнаружит слияния компактных объектов, таких как белые карлики или нейтронные звезды, что позволит лучше понять структуру Млечного Пути. Методика, используемая LISA, позволит измерять изменения в расстояниях между массами с точностью до нескольких миллиардных долей миллиметра, используя лазерную интерферометрию.

Космический корабль LISA будет использовать пары твердых золото-платиновых кубиков, называемых тестовыми массами, для обнаружения гравитационных волн. Они будут свободно плавать в специальном корпусе в центре каждого космического корабля. Гравитационные волны вызовут мельчайшие изменения в расстояниях между массами, и LISA будет отслеживать эти изменения с помощью лазерной интерферометрии.