Nakumpleto ng LISA Spacecraft ang Groundbreaking Testing Gravitational Wave

Ang misyon ng LISA Pathfinder ay maaaring makatulong sa amin na mas mahusay na maunawaan ang mga meteor, asteroid, satellite, at iba pang mga projectile na naka-zipping sa paligid ng espasyo sa hindi mailarawan ng isip bilis, ngunit mayroon itong isang pangunahing layunin: pag-verify ng mga potensyal na obserbahan at pag-aralan ang mga alon ng gravitational paglipat sa espasyo. Mahigit sa 900,000 milya ang layo mula sa Earth, ang prototype na spacecraft ay kumuha ng isang higanteng leap na mas malapit sa layuning iyon. Sa isang bagong papel na inilathala sa Physical Review Setters, ipinalabas ng koponan ng LISA na ang mga libreng pagsubok ng LPF ay isang groundbreaking na tagumpay, na lumalampas sa mga paunang inaasahan at kumikilos na may katumpakan na higit sa limang beses na mas mahusay kaysa sa orihinal na kinakailangan.

Nang ang wakas ay inilunsad ng European Space Agency ang state-of-the-art na spacecraft noong nakaraang Disyembre, alam namin ang susunod na walang kinalaman tungkol sa gravitational waves - maliban sa pagkakaroon ng isang tunay na magandang kutob na ang mga ripples sa spacetime unang hypothesized ng Albert Einstein hindi umiiral. Pagkatapos talaga ang mga siyentipiko natagpuan gravitational waves - gamit ang isang pares ng mga ultra-sensitive instrumento dito sa ibabaw ng Earth upang makita ang napakalamig gravitational alon signal na ginawa ng isang pares ng napakalaking itim na butas colliding sa isa-isa.

Ang LIGO discovery ay isang boon sa LISA project dahil itinatag nito na ang gravitational waves ay talagang kapansin-pansin. Siyempre, ang pagtuklas ng LIGO ay isang bagay ng isang "tamang lugar sa tamang panahon" na uri ng insidente. Upang tunay na pag-aralan ang gravitational waves at pahintulutan ang ating sarili na makita kung ano ang hitsura ng uniberso na lampas sa electromagnetic spectrum, kailangan nating maobserbahan ang mga ganitong uri ng signal sa mababang frequency - marahil kasing baba ng 0.1 Hz. Nangangahulugan iyon na kailangan mo ng isang sistema na binabantayan ang mga maliliit na flicker sa espasyo sa paglipas ng mga distansya bilang malaking bilang isang milyong milya, nang walang panghihimasok mula sa seismic, thermal, o terrestrial activity. Hindi iyan mangyayari sa Earth.

Hinulaan ni Einstein ang pagkakaroon ng mga alon ng gravitational nang binuo niya ang kanyang teorya ng relativity. "Pagkalipas ng isang siglo, narito kami na naghahatid ng daan para sa unang malaking sukat ng obserbatoryo ng gravitational wave sa espasyo," sabi ni Fabio Favata, ang pinuno ng koordinasyon ng tanggapan para sa direktor ng science ng ESA, sa mga reporters sa isang news conference noong Martes. Dahil ang mga alon ng gravitational ay lumipat sa unibersidad, binibigyan nila ang mga siyentipiko ng isang cosmological view ng mundo na malinaw. Inihalintulad ni Favata ang gravitational waves sa mga tunog ng kagubatan na nagbibigay ng mga pahiwatig sa kung ano ang umiiral sa pagitan ng mga makakapal na thickets ng mga halaman ng mga puno - narinig ngunit hindi nakikita. Ang mga instrumento na ginagamit upang makahanap ng gravitational waves ay ang mga mikropono na tumutulong sa atin na makinig sa mga tunog na iyon.

Anong eksakto ang makakapagpakita sa amin ng gravitational waves tungkol sa sansinukob? Kahit na may pag-asa ang mga senyas ay maaaring makatulong sa amin sa mas mahusay na characterizing stellar populasyon sa galactic rehiyon, ang pangunahing kalamangan ay sa pagtulong upang mas mahusay na maunawaan itim na butas. Ang lahat ng bagay sa paligid nito kasama na ang liwanag, ang mga itim na butas ay isang lubhang mahiwagang kababalaghan na hindi gaanong nalalaman ng mga astrophysicist. Ang mga alon ng gravitational sa wakas ay maaaring magbigay ng uri ng impormasyon na kailangan namin upang masuri ang isang mas kumpletong pagtingin sa kung ano ang isang itim na butas hitsura, kung paano ito behaves, kung paano ito evolves, atbp

Iyon ang dahilan kung bakit ang mga pinakabagong resulta para sa mission ng LISA Pathfinder ay napakahalaga. Sa isang ideal na sitwasyon, ang mga siyentipiko ay makikitang gravitational waves sa espasyo sa pamamagitan ng paglulunsad ng dalawa o higit pang mga bagay sa espasyo at pinapanatili ang mga ito na pinaghihiwalay ng daan-daang libo o kahit na milyon-milyong milya, at pagpapaputok ng laser sa pagitan ng mga bagay na may kakayahang pumitas sa mga napakalinaw na signal tulad ng mga alon ng gravitational.

Ang isang proyekto na tulad nito ay nangangailangan ng isang napakalaking dami ng oras at mga mapagkukunan, kaya kailangan mong patunayan ang konsepto muna bago ka talagang magsimula sa eksperimento mismo. Ang mga siyentipiko ng ESA ay karaniwang nagbabawas ng konsepto na iyon sa isang solong spacecraft - LISA Pathfinder. Ang nakapaloob sa loob ng spacecraft ay dalawang dalawang kilo na ginto-platinum masa na inilabas sa vacuum room noong Pebrero, sa unang araw ng operasyon simula sa Marso 1. Ang mga bagay ay masyadong malapit sa isa-isa para sa isang gravitational wave na susukatin, ngunit ang LISA Pathfinder na kapaligiran ay nagpapahintulot sa mga siyentipiko na matukoy kung posible para sa mga bagay na ito upang makamit ang perpektong libreng pagkahulog kung saan ang kanilang kilusan ay kinokontrol lamang ng gravity. Ang isang malawak na obserbatoryo ay nangangailangan ng parehong uri ng pagpapatunay - na ang mga panlabas na puwersa ay hindi magpapakita ng sobrang gravitational na impluwensya sa mga bagay.

Sinusukat ng LISA Pathfinder ang kamag-anak na pag-accelerate sa pagitan ng dalawang bagay na gumagamit ng laser interferometer na maaaring makakita ng mga pagbabago sa laki na mas mababa sa sampung milyong mga isang bilyong sa gravitational acceleration ng Earth - na tumutugon sa bigat ng isang virus sa Earth. Narito kung ano ang mas malasakit: Ang nakakagambala na "ingay" na nasusukat ng spacecraft ay 100 ulit na mas mababa kaysa sa inaasahan ng mga siyentipiko ng ESA. Ang kakayahang sukatin ang tunay na libreng pagkahulog ay isang mahalagang milyahe sa malakihang pag-aaral sa pag-aaral ng alon ng kalawakan sa kalawakan, at ngayon ay inilalagay ang proyekto ng LISA sa isang mas maikling landas patungo sa pangwakas na layunin ng pagtatayo at paglulunsad ng isang obserbatoryo ng gravitational wave.

Inilagay ng ESA ang isang taon ng paglulunsad ng 2034 para sa isang malaking-scale gravity wave observatory. Ang mga lasero ay sumusukat sa mga pagbabago sa mga bagay na pinaghiwalay ng milyun-milyong milya sa tatlong spacecraft na matatagpuan sa isang tatsulok na fashion.