Opdagelsen af gravitationsbølger ved LIGO-eksperimentet i 2015 sendte krusninger gennem det videnskabelige samfund. Oprindeligt forudsagt af Einsteins teori om generel relativitet, bekræftelsen af disse bølger (og to efterfølgende detektioner) løste et langvarigt kosmologisk mysterium. Ud over at bøje stoffet i rumtid er det nu kendt, at tyngdekraften også kan skabe forstyrrelser, der kan detekteres milliarder af lysår væk.
Det europæiske rumfartsagentur (ESA) forsøgte at drage fordel af disse opdagelser og udføre ny og spændende undersøgelse af tyngdekraftsbølger (LISA) -missionen for nylig. Bestående af tre satellitter, der måler gravitationsbølger direkte gennem laserinterferometri, vil denne mission være den første rumbaserede gravitationsbølgedetektor.
Denne beslutning blev annonceret i går (tirsdag den 20. juni) under et møde i ESAs Science Program Committee (SPC). Dets implementering er en del af ESAs Cosmic Vision-plan - den nuværende cyklus af agenturets langsigtede planlægning af rumvidenskabelige missioner - som startede i 2015 og vil køre indtil 2025. Det er også i tråd med ESAs ønske om at studere " usynligt univers “, en politik, der blev vedtaget i 2013.
For at opnå dette vil de tre satellitter, der udgør LISA-stjernebilledet, blive indsat i kredsløb omkring Jorden. Når de først er der, vil de antage en trekantet formation - med en afstand på 2,5 millioner km (1,55 millioner mi) fra hinanden - og følge Jordens kredsløb omkring solen. Her, isoleret fra alle ydre påvirkninger, men Jordens tyngdekraft, vil de derefter forbinde til hinanden ved hjælp af laser og begynde at lede efter minutlige forstyrrelser i rummet-rummet.
Ligesom hvordan LIGO-eksperimentet og andre gravitationsbølgedetektorer fungerer, vil LISA-missionen stole på laserinterferometri. Denne proces består af en stråle af elektromagnetisk energi (i dette tilfælde en laser), der opdeles i to og derefter rekombineres for at se efter interferensmønstre. I LISA's tilfælde spiller to satellitter rollen som reflektorer, mens den resterende er både laserkilden og observatøren af laserstrålen.
Når en gravitationsbølge passerer gennem trekanten, der er etableret af de tre satellitter, vil længden af de to laserstråler variere på grund af rumtidsforvrængninger forårsaget af bølgen. Ved at sammenligne laserstrålefrekvensen i returstrålen med frekvensen af den sendte stråle, vil LISA være i stand til at måle forvrængningsniveauet.
Disse målinger skal være ekstremt præcise, da de forvrængninger, de leder efter, påvirker rumtidsstrukturen på det mest mindste niveau - et par milliondele af en milliondels meter over en afstand af en million kilometer. Heldigvis er teknologien til at registrere disse bølger allerede blevet testet af LISA Pathfinder-missionen, der blev implementeret i 2015 og vil afslutte sin mission i slutningen af måneden.
I de kommende uger og måneder vil ESA overveje designet af LISA-missionen og gennemføre en omkostningsvurdering. Hvis alt går som planlagt, vil missionen blive foreslået til "vedtagelse", før byggeriet begynder, og det forventes at blive lanceret i 2034. På samme møde vedtog ESA også en anden vigtig mission, der vil søge efter eksoplaneter i de kommende år .
Denne mission kaldes PLAnetary Transits and Oscillations of stars, eller PLATO, mission. Ligesom Kepler vil denne mission overvåge stjerner inden for et stort afsnit af himlen for at se efter små dips i deres lysstyrke, som er forårsaget af planeter, der passerer mellem stjernen og observatøren (dvs. transitmetoden). Denne mission, der oprindeligt blev valgt i februar 2014, flytter nu fra planen til konstruktion og lanceres i 2026.
Det er en spændende tid for Det Europæiske Rumfartsagentur. I de senere år har den forpligtet sig til flere bestræbelser i håb om at bevare Europas forpligtelse til og fortsat tilstedeværelse i rummet. Disse inkluderer at studere det “usynlige univers”, montere missioner til Månen og Mars, opretholde et engagement i den internationale rumstation og endda opbygge en efterfølger til ISS på Månen!
