Erzsébet
4 °C
13 °C
Index - In English In English Eng

Még a csillagászok sem hitték, hogy ilyen pontos lesz a LISA Pathfinder

2016.06.28. 12:00

Két hónapnyi mérés eredményeit felhasználva egy kutatócsoport megállapította, hogy a LISA Pathfinder ötször pontosabb, mint eredetileg várták – írja a Csillagászat.hu.

A gravitációs hullámok a téridő hullámzásai; egymáshoz közel keringő, nagy tömegű égitestek keringéséből keletkeznek. A létezésüket Albert Einstein jósolta meg. A gravitációs hullámok nagyon kicsik lesznek, mire elérik a Földet, ezért igen érzékeny és pontos műszerek kellenek a kimutatásukhoz. Ez először 2015 szeptemberében sikerült a Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) műszerével.

A megfigyelt hullámok két, nagyjából 30 naptömegű fekete lyuk egymás körüli keringéséből alakultak ki, mielőtt összeolvadtak egy még nagyobb tömegű fekete lyukká. A hullámok frekvenciája 100 hertz körüli volt, de létezhetnek ennél alacsonyabb frekvenciájú hullámok is. A szupermasszív, azaz millió-milliárd naptömegű fekete lyukak ütközésekor keletkező hullámok hossza csupán néhány hertz lehet.

Ilyen alacsony frekvenciájú hullámokat csak úgy lehet megfigyelni, hogy két, egymástól néhány millió kilométerre lévő objektum között mérjük meg a távolságot. A mérést csak az űrben lehet elvégezni, ahol a műszer nincs kitéve zavaró szeizmikus hatásoknak. Az Európai Űrügynökség ezért indította el a LISA Pathfinder küldetést; ebben az obszervatórium megvalósításához szükséges technológiát tesztelik.

Az egész program kulcsa az, hogy két, egymástól 38 cm-re elhelyezett, 2 kg tömegű arany-platina tömb egymáshoz viszonyított helyzetét figyelje. Ez azonban nem egyszerű, ugyanis az űrben is felléphetnek olyan zavaró hatások, mint például a fénynyomás és napszél. A próbatesteknek nevezett nemesfémtömböket a szonda védi meg a zavaró hatásoktól, miközben a saját pozícióját úgy változtatja, hogy ne érjen hozzá a próbatestekhez.

A LISA Pathfinder 2015. december 3-án indult útnak. 2016. januárjában érte el a Földtől másfél millió km-re lévő pályáját. A mérések idén márciusban kezdődtek.

Már az első nap elértük azt a mérési pontosságot, amit a LISA Pathfindernek terveztünk. A következő hetekben tovább pontosítottuk a méréseket, és sikerült ötszor pontosabb méréseket végezni, mint eredetileg terveztük.

– mondja Paul McNamara, a LISA Pathfinder tudományos szakértője.

Az első két hónap adatai szerint a 60 millihertz és az 1 hertz közti frekvenciatartományban a kockák helyének és orientációjának meghatározásakor a LISA Pathfinder pontosságát csupán az erre használt lézeres mérőműszer érzékenysége befolyásolja.

Az alacsonyabb, 1-60 millihertzes frekvenciatartományban a mérés hibáját a próbatestek körüli vákuumban található gázmolekulák okozzák – tökéletes vákuumot nem lehet előállítani. A hatás csökkenthető lehet, ha megpróbálják a gázmolekulákat eltávolítani a rendszerből. 

Az ennél is alacsonyabb frekvenciatartományban, 1 hertz alatt fellép egy kis centrifugális erő, ami a LISA Pathfinder pályájából és az űrszondát pozicionáló eszköz együttes hatásából ered. Ezek az erők ugyan egy kicsit perturbálják a próbatestek helyzetét, de ez remélhetőleg nem fog problémát okozni több űrszonda esetén, amik több millió kilométerre lesznek egymástól.

A LISA Pathfinder mérési pontosságával az űrbe telepített detektorok segítségével olyan gravitációs hullámok is kimutathatóvá válnának, melyeket szupermasszív fekete lyukak ütközése hozott létre.

– mondta Kartsen Danzmann, a a LISA Technology Package egyik vezető kutatója.