Зачем ученые стреляют лазером в Луну и при чем тут гравитационные волны?
Космические события с участием огромных масс и объектов, такие как столкновения между черными дырами, могут высвободить столько энергии, что они физически искажают пространственно-временной континуум, вызывая рябь, известную как гравитационные волны. Хотя это явление было впервые предсказано Альбертом Эйнштейном более века назад, гравитационные волны не были обнаружены напрямую до 2015 года.
Чтобы поймать гравитационные волны, такие приборы, как LIGO и лазерная установка Virgo, должны спуститься по туннелям длиной 4 км и затаиться. Причина в том, что после уменьшения других воздействий окружающей среды любое крошечное изменение в поле лазерного луча может указываться на то, что его захлестнула гравитационная волна, буквально искажающая реальность. Это искажение может быть всего в одну тысячную ширины протона, но настолько чувствительные инструменты вполне способны их засечь.
Как поймать гравитационную волну
За прошедшие годы были сделаны десятки обнаружений, но современные технологии могут улавливать сигналы только в пределах определенных частот. В новом исследовании команда из UAB и IFAE в Испании и Университетского колледжа Лондона предложили новый способ обнаружения гравитационных волн на гораздо более низких частотах, используя орбиту Луны вокруг Земли.
Астронавты «Аполлона» оставили зеркала на поверхности Луны, что позволяет обсерваториям на Земле непрерывно направлять к ним лазеры и измерять степень их отражения. Это дает ученым возможность отслеживать расстояние Луны от Земли с точностью до 1 см. В каком-то смысле это гораздо более крупная версия существующих детекторов гравитационных волн, но там, где лазеры LIGO проходят всего 4 км, среднее расстояние до Луны составляет 384 400 км.
Точность наших измерений до Луны, дополнительное расстояние, а также тот факт, что Луне требуется 28 дней для обращения вокруг Земли, делают этот метод особенно чувствительным к обнаружению гравитационных волн в диапазоне микрогерц. Эти частоты находятся за пределами возможностей существующих детекторов на Земле, но представляют особый интерес для ученых.
Считается, что микрогерцовые гравитационные волны должны исходить из очень ранней Вселенной, поскольку она претерпевает переходы между фазами высокой энергии. Обнаружение и расшифровка этих волн может открыть огромное количество новой информации о сложном для изучения периоде истории Вселенной.
Это не первый раз, когда Луну рассматривают на предмет роли в обнаружении гравитационных волн. В прошлом году другая команда предположила, что лунная поверхность может стать идеальным местом для будущего объекта благодаря ее изоляции от фоновых помех. Однако главное преимущество нового предложения заключается в том, что оно вообще не требует строительства нового объекта — существующие технологии можно просто перепрофилировать.