Британски и испански учени предлагат регистрирането на гравитационните вълни да става с помощта на Луната

Offnews Последна промяна на 21 март 2022 в 18:02 428 0

oomoonearth

Чрез измерване на малките промени в разстоянието между Земята и Луната е възможна регистрацията на гравитационни вълни в диапазони, които са съвсем недостъпни за наземните гравитационни обсерватории.

Сега съществуващите детектори на гравитационни вълни работят в точно определен тесен диапазон от честоти. Това не дава възможност за регистриране на всички видове гравитационни вълни. Един нов диапазон може да бъде обхванат с помощта на гравитационна обсерватория от съвсем нов тип, в която за своеобразен детектор се използва орбитата на Луната, като в този случай гравитационните вълни се регистрират чрез следене на колебанията в разстоянието до естествения спътник на Земята. Интересна идея, която бе публикувана в научна работа на британски и испански учени в авторитетния Physical Review Letters.

Гравитационните вълни са пулсации в пространствено-времевия континуум и са предсказани от Общата теория на относителността на Айнщайн. За първи път подобни вълни бяха регистрирани през 2015 година. Оттогава до днес астрономите са класифицирали десетки подобни събития, свързани с най-екстремалните процесия в космоса, каквито са например сливането на черни дупки и неутронни звезди.

На 14-ти септември 2015 година в 9.50.45 UТC, двата гравитационни детектора на LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) , разположени в САЩ, едновременно регистрираха гравитационно-вълновия сигнал GW150914 с нарастваща от 35 Hz до 250 KHz честота. Сигналът съответства на Общата теория на относителността за черни дупки с маси 36 и 29 пъти по-големи от масата на Слънцето. За откритието бе официално съобщено по-късно, понеже учените трябваше със сигурност да се убедят, че това са именно гравитационни вълни.

Използвани са интерферометрични детектори от нов тип. Гравитационната вълна променя разстоянието между подвижните огледала на интерферометъра и предизвиква промяна на интерференцията в изхода на детектора. За постигане на максимална чувствителност, разстоянието между огледалата е около 4 километра, използвани са лазери със 100 KW оптична мощност при огледалата, а самите огледала с тегло по 40 килограма са окачени в пространството чрез специална система, която ги изолира от сеизмичните шумове.

За наземните инструменти далеч не са достъпни всички възможни честоти на гравитационните вълни, точно както и оптичните лещи на обикновения телескоп не могат да пречупват и фокусират рентгеновите лъчи. Така например, според учените, гравитационните вълни възникнали в най-ранната вселена, трябва да имат честоти от порядъка на микрохерцове, като този диапазон не съответства на нито един от сега съществуващите гравитационни детектори. Но за улавянето на подобни гравитационни вълни е напълно подходящ инструментът, предложен от Диего Блас (Diego Blas) от автономния университет на Барселона и Александра Дженкинс (Alexander Jenkins) от Университетския колеж на Лондон.

Да напомним, че на повърхността на Луната са поставени няколко съвсем обикновени рефлектора. Това са огледални устройства, които отразяват падащите върху тях светлинни вълни и ги връщат назад към техния източник. Насочвайки към тях лазерни лъчи от повърхността на Земята, астрономите измерват разстоянието до естествения спътник на нашата планета с голяма точност - до няколко сантиметра, въпреки че разстоянието до Луната превишава 380 хиляди км. Именно това дава възможност за използването на Луната като детектор за регистрация на гравитационните вълни. Пресмятанията, направени от Блас и Дженкинс показват, че този космически инструмент ще бъде чувствителен именно към гравитационните вълни от така важния микрохерцов диапазон.

Учените допълват, че в космоса могат да бъдат намерени още много подобни природни детектори на гравитационни вълни с най-различна честота. Така например, с много висока точност е възможност следенето на орбитите на двойните системи с пулсар и по техните слаби флуктуации да бъдат регистрирани промените в пространствено-времевия континуум. Заедно със сега работещите наземни инструменти, както и с бъдещата космическа обсерватория LISA, този подход ще даде възможност да се обхване на практика целия диапазон от гравитационни вълни - от нано до стотици херцове.

Да напомним, че извеждането на космическия апарат LISA в космоса се осъществи през месец декември 2015 година, а от 1-ви март следващата година устройството започна да функционира и бе калибрирано. Това е свръхчувствителна измервателна система, която регистрира и най-малките промени в пространствено-времевия континуум.

В основната си част LISA се състои от два 4,6-сантиметрови куба, направени от сплав на злато с платина. Разликата в масите на тези обекти е от порядъка на земен вирус. Те са поставени в две отделни вакуумни камери, където се намират в пълна неподвижност. За поддържането на абсолютна неподвижност се налага да се избегне влиянието на всякакви външни сили, като една от най-големите от подобен род е кулоновото притегляне или отблъскване между двата куба. Разстоянието между кубовете се измерва с помощта на лазерна система с точност до една милиардна част от милиметъра. Промяната на разстоянието между кубовете показва преминаването на гравитационна вълна.

 

 

Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !