Újabb áttörés jöhet a gravitációs hullámok kutatásában

A LISA Pathfinder és a meghajtómodul közvetlenül a leválás után (művészi elképzelés)

Az Európai Űrügynökség (ESA) szerint teljes siker a gravitációs hullámok felkutatását célzó technológiákat tesztelő LISA Pathfinder űrszonda.

Az űrszondát december 3-án küldték fel a világűrbe, március 1-jén kezdte meg működését, amelynek első két hónapjának eredményeit kedden mutatták be sajtóértekezleten Madridban az ESA szakemberei, akik a Physical Review Letters folyóiratban is közzétették azokat.

Gravitációs hullámokat elsősorban nagyszabású kozmikus események, szupernóvák vagy összeolvadó fekete lyukak keltenek, ezek a lökéshullámok fénysebességgel száguldanak, nem hallhatók, nem láthatók. A LISA, teljes nevén Lézeres Interferométeres Űrantenna projekt keretében az amerikai és az európai űrhajózási ügynökség, a NASA és az ESA együttesen akarja felkutatni és mérni a lökéshullámokat.

Méréseink a legoptimistább várakozásainkat is felülmúlták.

Már az első napon elértük az eredetileg szükséges pontosság szintjét, és azóta ötször jobb eredményt értünk el" - közölte Paul McNamara, a program egyik tagja.

Háborítatlan szabadesés

Az űrszondán lévő lézerberendezés teljesítménye már százszor meghaladta azt a pontossági szintet, amelyre egy jövőbeni gravitációshullám-obszervatórium működésekor szükséges lenne - tette hozzá Martin Hewitson, a Max Planck Gravitációsfizikai Intézet tudósa.

Az űrszonda mintegy 1,5 millió kilométer távolságra van a Földtől, pályáján a Föld és a Nap gravitációja tartja. Az eredmények azt mutatják, hogy az űrszonda központi egységét alkotó két arany-platina kocka szabadon zuhan a világűrben a gravitáció hatására, más külső erőktől háborítatlanul. A LISA Pathfinder szabadesésben rekordot állított fel:

soha korábban ember által alkotott objektum nem került ilyen közel a háborítatlan szabadeséshez

- írták tanulmányukban a kutatók.

A kulcsfontosságú technológiák tesztelése megnyitja az utat a gravitációs hullámok érzékeléséhez szükséges nagy űrobszervatórium kifejlesztéséhez.

A LISA Pathfinder és a meghajtómodul közvetlenül a leválás után (művészi elképzelés) Forrás: ESA, C. Carreau

A LISA-detektor

A gravitációs hullámok létezését Albert Einstein általános relativitáselméletében jósolta meg mintegy száz éve. Elméletében Einstein előrevetítette, hogy minden gyorsuló tömeg gravitációs hullámot kelt, és a hullámok annál erősebbek, minél nagyobb az objektum tömege. Földi körülmények között eddig csupán a LIGO (lézer interferométeres gravitációshullám-vizsgáló obszervatórium) kutatónak sikerült fekete lyuk összeolvadása révén közvetlenül megfigyelniük a gravitációs hullámokat 2015 szeptemberében.

A majdani LISA-detektor, amelyet a szakemberek szerint 2034-ben küldenek a világűrbe, igen alacsony frekvenciájú gravitációs hullámok detektálásra lesz képes. Ez három űrszonda lesz, mindegyikben két-két arany-platina kocka lebegne. Az űrszondák egymástól egy-ötmillió kilométer távolságban háromszöget alkotó kötelékben repülnének. Ezeket arra használják majd, hogy az űrszondákból egymásra irányított lézersugarak segítségével mérhessék a kockák egymáshoz viszonyított távolságának pillanatnyi változását, amelyet a gyenge gravitációs hullámok okoznak.