Βαρυτικά κύματα: Πράσινο φως για το ευρωπαϊκό διαστημικό συμβολόμετρο LISA

Τρεις δεκαετίες μετά την υποβολή της πρότασης, η ευρωπαϊκή διαστημική υπηρεσία ESA έδωσε το πράσινο φως για το διαστημικό συμβολόμετρο LISA, έναν σχηματισμό από τρεις δορυφόρους που θα ανιχνεύουν βαρυτικά κύματα, κυματισμούς στην υφή του χωροχρόνου τους οποίους προβλέπει η Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάιν.

Οι τρεις δορυφόροι που σχεδιάζεται να εκτοξευτούν το 2035 θα ακολουθούν τη Γη στο ταξίδι της γύρω από τον Ήλιο και θα σχηματίζουν ένα τέλειο ισοσκελές τρίγωνο με πλευρά 2,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, έξι φορές την απόσταση Γης-Σελήνης.

Οι τρεις δορυφόροι θα σημαδεύουν με δέσμες λέιζερ ο ένας τον άλλο για να μετρούν διαρκώς τη μεταξύ τους απόσταση. Τα βαρυτικά κύματα θα γίνονται αντιληπτά από απειροελάχιστες μεταβολές, της τάξης των μερικών δισεκατομμυριοστών του χιλιοστού.

Τα βαρυτικά κύματα πηγάζουν από επιταχυνόμενα αντικείμενα μεγάλης μάζας, όπως μαύρες τρύπες που κινούνται σπειροειδώς η μία γύρω από την άλλη πριν συγκρουστούν.

Φαινόμενο που προέβλεψε ο Αϊνστάιν το 1916, οι κυματισμοί αυτοί εξαπλώνονται σφαιρικά με την ταχύτητα του φωτός και ουσιαστικά αλλάζουν ανεπαίσθητα τις αποστάσεις μεταξύ των αντικειμένων.

Για έναν παρατηρητή που βρίσκεται στο δρόμο τους, τα κύματα αυτά περιοδικά τεντώνουν τον χώρο σε μια διάσταση, ας πούμε κατά μήκος, και τον συρρικνώνουν σε μια άλλη διάσταση, ας πούμε κατά πλάτος.

Καλλιτεχνική απεικόνιση βαρυτικών κυμάτων που φτάνουν στο συμβολόμετρο LISA (ESA)

Αυτή η παραμόρφωση είναι που αποκάλυψε την ύπαρξη του φαινομένου το 2015, όταν οι ανιχνευτές LIGO, σχεδιασμένοι να καταγράφουν απειροελάχιστες μεταβολές του μήκους δύο τούνελ των τεσσάρων χιλιομέτρων, ανίχνευσαν για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα από συγκρούσεις μελανών οπών.

Ήταν μια ανακάλυψη που προσέφερε στους αστρονόμους έναν νέο τρόπο να παρατηρούν το Σύμπαν, πέρα από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία την οποία καταγράφουν τα κάθε είδους τηλεσκόπια.

Χάρη στο πελώριο μέγεθός του, το διαστημικό συμβολόμετρο LISA θα μπορεί να καταγράφει βαρυτικά κύματα πολύ μικρότερης συχνότητας σε σχέση με τους επίγειους ανιχνευτές.

Αυτό θα επιτρέψει την καταγραφή συγκρούσεων ανάμεσα σε σώματα πιο μεγάλης μάζας, όπως οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που κρύβονται στα κέντρα όλων των γαλαξιών.

Το LISA θα μπορούσε επίσης να καταγράψει εντελώς νέα φαινόμενα, όπως συγκρούσεις λευκών νάνων και συγκρούσεις μελανών οπών με μεγάλη διαφορά μάζας.

Θα μπορούσε επίσης να ανιχνεύσει τα βαρυτικά κύματα που πιστεύεται ότι γέμισαν το Σύμπαν λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Η κατασκευή των τριών δορυφόρων προγραμματίζεται να αρχίσει το 2025 μετά την επιλογή ερβολάβου.