Ligi 100 aastat on teadlased otsinud otseseid tõendeid gravitatsioonilainete olemasolu kohta, mis Albert Einsteini üldrelatiivsusteooria kohaselt ennustas kosmoseaja kangus. Tänaseks on gravitatsioonilainete jaht muutunud ülemaailmseks jõupingutuseks, mis hõlmab sadu teadlasi. Euroopas, USA-s ja Jaapanis on välja töötatud mitmeid suuri maapealseid rajatisi, kuid kõige keerukamad otsingud toimuvad varsti kosmoses.
Teisipäeval, 5. aprillil Birminghamis toimuval RASi astronoomiakoosolekul kirjeldab professor Mike Cruise ESA ja NASA ühist projekti nimega LISA (laserinterferomeetriline kosmoseantenn). 2012. aastal kavandatud turuletoomiseks koosneb LISA kolmest ümber Päikese moodustuvast kosmoseaparaadist, tehes sellest suurima teadusliku instrumendi, mis on kunagi orbiidile paigutatud.
Professor Cruise ütles, et LISA pakub põnevate, madala sagedusega gravitatsioonilainete otsimisel parimat eduvõimalust. Missioon on aga üks keerukamaid, tehnoloogilisi väljakutseid, mis eales ette võetud. Einsteini teooria kohaselt on gravitatsioonilained põhjustatud suurte masside (nt neutrontähtede või mustade aukude) liikumisest Universumis. Gravitatsiooniline mõju kaugete objektide vahel muutub masside liikudes samal viisil, nagu liikuvad elektrilaengud tekitavad elektromagnetilisi laineid, mida raadiokomplektid ja telerid suudavad tuvastada.
Väga kerge aatomiosakese, näiteks elektroni, liikumine võib olla väga kiire, tekitades laineid laias sagedusvahemikus, sealhulgas efektid, mida me nimetame valguseks ja röntgenikiirguseks. Kuna gravitatsioonilaineid genereerivad objektid on palju suuremad ja massiivsemad kui elektronid, loodavad teadlased avastada palju madalama sagedusega laineid vahemikus sekundist kuni mitme tunnini.
Lained on tõesti väga nõrgad. Need ilmnevad end vahelduva venitusena ja kokkutõmbamisena katsemasside vahel, mis on riputatud viisil, mis võimaldab neil liikuda. Kui kaks sellist katsemassi paikneksid üks meeter üksteisest, siis muudaksid praegu otsitava tugevuse gravitatsioonilained nende eraldumist vaid meetrist 10e-22 või ühe meetri miljondikmiljondi ühe kümnenda tuhandetuhande kohta.
See eraldusmuutus on nii väike, et takistada katsemasside häirimist kohalike objektide gravitatsioonilise mõju ja Maa enda seismilise müra või värisemise tõttu on tõeline probleem, mis piirab detektorite tundlikkust. Kuna iga meetripikkus katsemasside vahelises kauguses põhjustab eraldi otsitavaid pisikesi muudatusi, põhjustab masside eraldamise pikkuse suurendamine suurema üldise muutuse, mida saaks tuvastada. Selle tagajärjel tehakse gravitatsioonilainete detektorid võimalikult suureks.
Praegused maapealsed detektorid katavad mõne kilomeetri kaugusel ja need peaksid olema võimelised mõõtma kiiresti pöörlevate objektide, näiteks täheplahvatustest jäänud neutronitähtede või meie kohaliku galaktilise naabruse objektide kokkupõrkete millisekundilisi perioode. Täielike galaktikate ühinemisel toimuvate massiivsete mustade aukude kokkupõrke otsimiseks on aga suur huvi detektorite vastu. Need vägivaldsed sündmused tekitaksid signaale väga madala sagedusega - liiga madalad, et neid saaks Maa maa seismilise müra kohal täheldada.
Vastus on minna kosmosesse, eemal sellistest häiretest. LISA puhul lendavad kolm kosmoseaparaati koosseisus, üksteisest 5 miljoni kilomeetri kaugusel. Nende vahel liikuvad laserkiired mõõdavad gravitatsioonilainete põhjustatud eraldumise muutusi täpsusega umbes 10 pikomeetrit (üks tuhat miljondikku meetrist). Kuna iga kosmoselaeva katsemassi tuleb kaitsta mitmesuguste häirete eest, mida põhjustavad laetud osakesed kosmoses, tuleb need paigutada kosmoselaeva vaakumkambrisse. Nõutav täpsus on 1000 korda nõudlikum kui seda on kunagi varem kosmoses saavutatud ning seetõttu valmistab ESA ette missiooni nimega LISA Pathfinder lasermõõtmissüsteemi katselennu, mis peaks algama 2008. aastal.
Birminghami ülikooli, Glasgow ülikooli ja Londoni Imperiali kolledži teadlased valmistavad praegu koostöös ESA ja kolleegidega Saksamaal, Itaalias, Hollandis, Prantsusmaal, Hispaanias ja Šveitsis ette LISA Pathfinderi mõõteriistu. Kui LISA töötab orbiidil, eeldame, et saame Universumit jälgida gravitatsioonilainete pakutava uue akna kaudu, ütles Cruise. Lisaks neutrontähtedele ja massiivsetele mustadele aukudele suudame ehk tuvastada Suure Paugu kaja ka gravitatsioonilainete poolt sekundi jooksul eraldatud pisikeste murdosade jooksul pärast sündmust, mis algas meie Universumi praeguse arenguga.
Algne allikas: RASi pressiteade
