NASA samarbetar kring ett gravitationsvågsobservatorium i rymden som leds av Europa

By | January 28, 2024

Den här artikeln har granskats i enlighet med Science X:s redaktionella process och policys. Redaktörerna har lyft fram följande attribut samtidigt som de säkerställer innehållets trovärdighet:

verifierad

pålitlig källa

korrekt


Uppdraget LISA (Laser Interferometer Space Antenna), ledd av ESA (European Space Agency) med bidrag från NASA, kommer att upptäcka gravitationsvågor i rymden med hjälp av tre rymdfarkoster, åtskilda av mer än en miljon kilometer, som flyger i en triangulär formation. Lasrar som avfyras mellan satelliterna, som visas i den här konstnärens koncept, kommer att mäta hur gravitationsvågor förändrar deras relativa avstånd. Kredit: AEI/MM/Exozet

× nära


Uppdraget LISA (Laser Interferometer Space Antenna), ledd av ESA (European Space Agency) med bidrag från NASA, kommer att upptäcka gravitationsvågor i rymden med hjälp av tre rymdfarkoster, åtskilda av mer än en miljon kilometer, som flyger i en triangulär formation. Lasrar som avfyras mellan satelliterna, som visas i den här konstnärens koncept, kommer att mäta hur gravitationsvågor förändrar deras relativa avstånd. Kredit: AEI/MM/Exozet

Det första rymdobservatoriet designat för att upptäcka gravitationsvågor har genomgått en stor översyn och kommer att börja bygga flyghårdvara. Den 25 januari tillkännagav ESA (European Space Agency) det formella antagandet av LISA, Laser Interferometer Space Antenna, till dess uppdragslinje, med uppskjutning planerad till mitten av 2030-talet. ESA leder uppdraget, med NASA som samarbetspartner.

“2015 öppnade det markbaserade LIGO-observatoriet fönstret för gravitationsvågor, störningar som går genom rum-tiden, väven i vårt universum”, säger Mark Clampin, chef för Astrophysics Division vid NASA:s högkvarter i Washington. “LISA kommer att ge oss en panoramavy, vilket gör att vi kan observera ett brett utbud av källor både inom vår galax och långt, långt bortom. Vi är stolta över att vara en del av denna internationella ansträngning att öppna nya vägar för att utforska galaxens hemligheter. universum.”

NASA kommer att tillhandahålla flera nyckelkomponenter i LISA-instrumentpaketet tillsammans med vetenskapligt och tekniskt stöd. NASA:s bidrag inkluderar lasrar, teleskop och enheter för att minska störningar orsakade av elektromagnetiska laddningar. LISA kommer att använda denna utrustning för att mäta exakta avståndsförändringar, orsakade av gravitationsvågor, över miljontals kilometer i rymden. ESA kommer att tillhandahålla rymdfarkosten och övervaka det internationella teamet under utvecklingen och driften av uppdraget.

Gravitationsvågor förutspåddes av Albert Einsteins allmänna relativitetsteori för mer än ett sekel sedan. De produceras av accelererande massor, som ett par kretsande svarta hål. Eftersom dessa vågor tar bort orbital energi, minskar avståndet mellan objekt gradvis under miljontals år och de smälter så småningom samman.


LISA-uppdraget kommer att möjliggöra observationer av gravitationsvågor som produceras av sammanslagning av supermassiva svarta hål, sedda här i en datorsimulering. De flesta stora galaxer innehåller centrala svarta hål som väger miljoner gånger vår sols massa. När dessa galaxer kolliderar kommer deras svarta hål så småningom att göra det. Ladda ner högupplöst video från NASA:s Scientific Visualization Studio. Kredit: NASA Goddard Space Flight Center/Scott Noble; simuleringsdata, d'Ascoli et al 2018

Dessa krusningar i rymdens struktur upptäcktes inte förrän 2015, när LIGO, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, finansierat av U.S. National Science Foundation, mätte gravitationsvågor från sammanslagning av två svarta hål. Denna upptäckt sporrade ett nytt vetenskapsområde som kallas “multi-budbärarastronomi” där gravitationsvågor kunde användas tillsammans med andra kosmiska “budbärare” (ljus och partiklar) för att observera universum på nya sätt.

Sedan dess, tillsammans med andra markbaserade anläggningar, har LIGO observerat dussintals fler svarta håls sammanslagningar, såväl som sammanslagningar av neutronstjärnor och neutronstjärna-svarthålssystem. Fram till nu har svarta hål som upptäckts genom gravitationsvågor varit relativt små, med massor av tio till kanske hundra gånger så stor som vår sol. Men forskare tror att sammanslagningar av mycket mer massiva svarta hål var vanliga när universum var ungt, och endast ett rymdobservatorium kunde vara känsligt för gravitationsvågor från dem.

“LISA är designad för att upptäcka lågfrekventa gravitationsvågor som instrument på jorden inte kan upptäcka”, säger Ira Thorpe, NASA-studieforskare för uppdraget vid myndighetens Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. “Dessa källor omfattar tiotusentals små binära system i vår egen galax, såväl som massiva svarta hål som smälte samman när galaxer kolliderade i det tidiga universum.”


För att konstruera denna syntetiska helhimmelkarta användes gravitationsvågor från en simulerad population av kompakta binära system i vår galax. Dessa system innehåller vita dvärgar, neutronstjärnor eller svarta hål i smala banor. Kartor som denna med riktiga data kommer att vara möjliga när LISA-uppdraget blir aktivt under nästa decennium. Mitten av vår galax, Vintergatan, ligger i mitten av denna himmelsvy, med det galaktiska planet som sträcker sig ut i mitten. Ljusare fläckar indikerar källor med starkare gravitationssignaler, och ljusare färger indikerar de med högre frekvenser. Större färgfläckar visar källor vars positioner är mindre kända. Kredit: NASA Goddard Space Flight Center

× nära


För att konstruera denna syntetiska helhimmelkarta användes gravitationsvågor från en simulerad population av kompakta binära system i vår galax. Dessa system innehåller vita dvärgar, neutronstjärnor eller svarta hål i smala banor. Kartor som denna med riktiga data kommer att vara möjliga när LISA-uppdraget blir aktivt under nästa decennium. Mitten av vår galax, Vintergatan, ligger i mitten av denna himmelsvy, med det galaktiska planet som sträcker sig ut i mitten. Ljusare fläckar indikerar källor med starkare gravitationssignaler, och ljusare färger indikerar de med högre frekvenser. Större färgfläckar visar källor vars positioner är mindre kända. Kredit: NASA Goddard Space Flight Center

LISA kommer att bestå av tre rymdfarkoster som flyger i en enorm triangulär formation som kommer att följa jorden i dess bana runt solen. Varje arm i triangeln sträcker sig 2,5 miljoner kilometer (1,6 miljoner miles). Rymdfarkosten kommer att spåra interna testmassor som endast påverkas av gravitationen. Samtidigt kommer de att avfyra lasrar kontinuerligt för att mäta deras separationer inom ett spann som är mindre än storleken på en heliumatom. Gravitationsvågor från källor över hela universum kommer att orsaka svängningar i längden på triangelns armar, och LISA kommer att fånga dessa förändringar.

Den underliggande mättekniken demonstrerades framgångsrikt i rymden med ESA:s LISA Pathfinder-uppdrag, som fungerade mellan 2015 och 2017 och även involverade NASA. Rymdfarkosten demonstrerade den utsökta kontrollen och exakta lasermätningar som krävs för LISA.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *