Kosmická anténa LISA: První vesmírný detektor gravitačních vln

Nizozemské konsorcium, na němž se podílejí výzkumníci z UvA Samaya Nissanke a Michael Wise a několik členů Nikhefu, získalo grant, který mu umožňuje stát se důležitým partnerem mise LISA agentur ESA a NASA, jak uvádí Amsterdamská univerzita na svém webu.

LISA bude prvním vesmírným detektorem gravitačních vln. Kosmická anténa LISA (Laser Interferometer Space Antenna) se skládá ze tří sond, které budou od roku 2035 sledovat Zemi na její dráze kolem Slunce. Detektory budou nepřetržitě měřit jejich vzájemnou vzdálenost a detekovat gravitační vlny přicházející z jiných částí vesmíru. Ramena sondy LISA tak pokryjí vzdálenost 2,5 milionu kilometrů, což detektoru umožní měřit gravitační vlny delších vlnových délek než jeho pozemské protějšky.

„LISA nám umožní naslouchat tomu, co se děje ve vesmíru. Můžeme slyšet ozvěny velkého třesku a prvních černých děr, které zalidnily vesmír, a sledovat chaotické trajektorie hvězd, které jsou pohlcovány černými dírami. Budou to úžasné testy Einsteinovy obecné teorie relativity,” řekla Samaya Nissanke, jeden z astrofyziků UvA zapojených do projektu.

Nizozemský příspěvek

Konsorcium vedené institutem pro výzkum vesmíru SRON se skládá z mnoha partnerů. Kromě UvA a Nikhef se na něm podílejí univerzity v Nijmegenu, Leidenu, Utrechtu, Maastrichtu a Groningenu a také TNO. Společně vytvoří fotodiodu („oči“ sondy LISA), software, zaměřovací mechanismus a elektroniku pro čtení jejích dat.

„Zaměření sondy LISA není jednoduché. Směry musí být nesmírně přesné, protože každý laser musí zasáhnout čočku vzdálenou asi 2,5 milionu kilometrů,” vysvětluje Michael Wise, ředitel SRON a profesor se zvláštním jmenováním pro obor observační astrofyziky vysokých energií na UvA.

Navíc světlu trvá 8 sekund, než do tohoto bodu dorazí, a mezitím se detektory pohybují. Je to jako namířit laser z Amsterdamu tak, aby zasáhl malou minci padající z Eiffelovy věže v Paříži, a to přesně v okamžiku, kdy dopadne na zem.

Fotodiody musí být také extrémně citlivé. Musí detekovat laserové světlo, které je vyzařováno výkonem 1 Watt (srovnatelným se stolní lampou) ale přichází s více než miliardkrát menším výkonem, přibližně 250 pikoWattů.

A konečně, vývoj softwaru je výzvou sám o sobě. Software musí být schopen rozlišit všechny různé typy gravitačních vln, přicházejících ze všech možných směrů, které nepřetržitě rozkmitávají kosmickou sondu s různými frekvencemi a amplitudami.

Nizozemský zájem

„Nizozemský příspěvek k projektu LISA je velmi důležitý,“ říká Gijs Nelemans, jeden z vedoucích pracovníků konsorcia LISA-NL. „Nizozemští vědci shromáždí jedinečné odborné znalosti a přístup ke všem datům nám pomůže vybudovat si náskok jedinou existující cestou do zcela nové oblasti výzkumu.“

Zapojené ústavy budou shromažďovat znalosti a poznatky o tom, jak takové extrémně přesné techniky vyvíjet. Tímto způsobem podpoří a posílí svou kandidaturu na vybudování, společně s německými a belgickými partnery, Einsteinova teleskopu – dalšího detektoru gravitačních vln, jehož výstavba se předpokládá v oblasti, kde se stýká Nizozemsko, Německo a Belgie.

Zdroj: University of Amsterdam, redakce