RMF 24: Fale grawitacyjne będzie można obserwować też z kosmosu

Istnienie fal grawitacyjnych, nazywanych często zmarszczkami czasoprzestrzeni, przewidział sto lat temu Albert Einstein. Fizycy zdołali je po raz pierwszy zaobserwować dopiero kilka miesięcy temu, z pomocą znajdujących się na Ziemi laboratoriów LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Zakłócenia związane na Ziemi z efektami sejsmicznymi, czy termicznymi ograniczają jednak możliwość rejestracji fal przez LIGO do zakresu około 100 Hz. By odbierać fale o częstości poniżej 1Hz, emitowane w wyniku kolizji galaktyk, czy supermasywnych czarnych dziur, potrzebne są urządzenia pracujące tam, gdzie szumy są znacznie niższe. Najlepiej w kosmosie.

Celem ESA i NASA jest zbudowanie dużego, kosmicznego obserwatorium fal grawitacyjnych, takiego "z prawdziwego zdarzenia". Zanim jednak to nastąpi, zanim trzeba będzie wydać na to olbrzymie pieniądze, postanowiono przetestować zasadę działania tego obserwatorium na małym modelu. Takim modelem jest właśnie sonda LISA Pathfinder. W jej wnętrzu znajdują się dwa, oddalone od siebie o około 38 cm sześciany ze stopu złota i platyny, których bok ma 46 mm długości. Sonda "upuściła" je, by mogły poruszać się w jej wnętrzu całkowicie swobodnie, podlegając niemal wyłącznie siłom grawitacji. Testy polegały na sprawdzaniu z jak dużą dokładnością można odległość między nimi mierzyć.

Rezultaty pierwszej serii pomiarów, opisane w czasopiśmie "Physical Review Letters" sa zdaniem naukowców zachwycające. W układzie udało się ograniczyć wpływ sił innych niż grawitacja do poziomu, który byłby akceptowalny nawet przy eksperymencie prowadzonym w pełnej skali. Pomiary odległości sześcianów udało się wykonać z dokładnością rzędu femtometrów, 100 razy lepszą, niż się spodziewano. To pozwala na zauważenie nawet efektów, związanych z odbijaniem się od ich ścian pojedynczych, pozostałych miedzy sześcianami cząsteczek gazu. Taki wynik gwarantuje, że będzie można zauważyć fluktuacje odległości związane z przejściem fali grawitacyjnej.

ESA planuje w latach 30 bieżącego stulecia wysłać w kosmos zestaw trzech satelitów LISA, które znajdą się w odległościach około miliona kilometrów i będą w stanie zarejestrować takie właśnie, minimalne zmiany odległości. Obecny eksperyment pokazuje, że pomiary na tej zasadzie powinny być możliwe.

Grzegorz Jasiński