Ερευνητές έχουν καταρτίσει σχέδια για την επόμενη γενιά παρατηρητηρίων βαρυτικών κυμάτων που θα είναι 100 φορές πιο ευαίσθητα από τα σημερινά όργανα. Το τηλεσκόπιο Αϊνστάιν, όπως ονομάστηκε, υπολογίζεται να κοστίσει γύρω στα 790 εκατομμύρια και να ολοκληρωθεί έως το 2025. Θα επιδιώξει να ανιχνεύει άμεσα τα κύματα βαρύτητας και συγχρόνως θα προσπαθήσει να επιλύσει την προέλευση και τη φύση τους. Θα διαφέρει βεβαίως από τους υπάρχοντες ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων στο ότι θα είναι κατασκευασμένο κάτω από το έδαφος.
Αναπαράσταση για το σχεδιαζόμενο τηλεσκόπιο Αϊνστάιν για τα βαρυτικά κύματα
Οι ερευνητές θα ξεκινήσουν τώρα να κάνουν μια λεπτομερή τεχνική μελέτη για το τηλεσκόπιο Αϊνστάιν, η οποία αναμένεται να ολοκληρωθεί έως το 2017, καθώς και την επιλογή της θέσης του. Το τηλεσκόπιο είναι ένα από τα επτά σχέδια που έχουν προταθεί σε ένα Ευρωπαϊκό Ερευνητικό Οργανισμό (ASPERA), που χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, το CERN και από 17 χώρες.
Τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί στον ιστό του χωροχρόνου που η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν προβλέπει ότι πρέπει να διαποτίζουν όλο το σύμπαν. Το τηλεσκόπιο Αϊνστάιν – ένα παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων τρίτης γενιάς – θα είναι παρόμοιο στο σχεδιασμό με τα υφιστάμενα, όπως το παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων LIGO στην Ουάσιγκτον, και το Livingston στη Λουιζιάνα.
Το LIGO λειτουργεί με δύο συμβολόμετρα σε γωνία 90° και μήκους 4 km, στα οποία μοιράζεται μια δέσμη λέιζερ στα δύο. Οι ακτίνες στο τέλος κάθε βραχίονα γυρίζουν πίσω στην αφετηρία τους, όπου συμβάλουν μεταξύ τους. Αν πράγματι υπάρχουν βαρυτικό κύμα τότε θα αλλάξουν ελαφρώς προς τα πάνω το χρονικό διάστημα που διαδίδεται στον ένα και ελαφρώς προς τα κάτω στον άλλο βραχίονα. Αλλάζοντας έτσι το σχέδιο συμβολής με μετρήσιμο τρόπο.
Το τηλεσκόπιο Αϊνστάιν θα μελετήσει όλο το φάσμα των συχνοτήτων των βαρυτικών κυμάτων – από 1 Hz έως 10 kHz – από αστρονομικές πηγές που μπορεί να μετρηθούν στη Γη. Το παρατηρητήριο θα κατασκευαστεί υπόγεια σε ένα βάθος περίπου 100-200 μέτρων. και θα αποτελείται από τρεις υπόγειους ανιχνευτές, που ο κάθε ένας θα συνδέεται με δύο βραχίονες συμβολομέτρων μήκους 10 χιλιομέτρων.
Ένα από τα συμβολόμετρα θα ανιχνεύσει σήματα βαρυτικά κύματα χαμηλής συχνότητας 2 έως 40 Hz, ενώ το άλλο θα εντοπίσει σήματα υψηλότερης συχνότητας.
"Το γεγονός ότι το τηλεσκόπιο αυτό θα είναι υπόγεια μας επιτρέπει να επεκτείνουμε την ευαισθησία του ‘παράθυρου’ σε πολύ χαμηλές συχνότητες, ακόμα και κάτω από 10 Hz", λέει ο Andreas Freise από το Πανεπιστήμιο του Birmingham στην Αγγλία, ο οποίος ηγείται του οπτικού σχεδιασμού του τηλεσκοπίου . "Πολλά σήματα βαρυτικών κυμάτων από, για παράδειγμα, μαύρες τρύπες που συντρίβονται μεταξύ τους, θα έχει μια σημαντική υπογραφή στην εν λόγω περιοχή συχνοτήτων."
Το LIGO αυτή τη στιγμή αναβαθμίζεται στο Advanced LIGO, που θα γίνει 10 φορές πιο ευαίσθητο. Σύμφωνα με τον Freise, οι φυσικοί περιμένουν το Advanced LIGO να κάνει την πρώτη άμεση ανίχνευση των κυμάτων βαρύτητας, αλλά επειδή το τηλεσκόπιο Αϊνστάιν θα είναι επιπλέον 10 φορές πιο ευαίσθητο, θα είναι σε καλύτερη θέση να εκτιμήσει την προέλευση των βαρυτικών κυμάτων και να δώσει πληροφορίες για το βαρυτικό περιβάλλον γύρω τους.
Πηγή: Physics World
Leave a Comment