Данные LISA Pathfinder превзошли все ожидания учёных 7 июня 2016 года состоялась конференция Европейского Космического Агентства, на которой рассказывалось о достижениях, которые удалось получить с помощью эксперимента LISA. В перспективе на его основе планируется сконструировать космическую обсерваторию для поиска гравитационных волн. Всего лишь за два месяца научных операций удалось установить, что два испытательных куба-образца внутри космического аппарата находятся в состоянии свободного падения, то есть они испытывают преобладающее влияние одной лишь силы тяжести Земли. Причём, влияние остальных сил удалось снизить более чем в пять раз от тех значений, которые закладывались в аппарат при разработке.
Эти данные подтверждаются статьёй, которая вышла в издании Physical Review Letters. В ней можно узнать, что испытательные массы почти неподвижны относительно друг друга, а их относительное ускорение составляет одну десятимиллионную одной миллиардной части гравитационной силы Земли.
Как известно, существование гравитационных волн предполагалось Альбертом Эйнштейном ещё столетие назад. Эти волны должны представлять собой колебания ткани пространства-времени, перемещающиеся со скоростью света и вызываемые ускорением массивных объектов. Гравитационные волны могу быть порождены, например, сверхновыми, нейтронными звёздами, или двойными звёздными системами, а так же парой сливающихся чёрных дыр. Однако, даже от этих чрезвычайных объектов колебания пространства-времени дойдут до нас уже с очень маленькой амплитудой, примерно в одну часть из ста миллиардах миллиардов.
В связи с этим необходима разработка очень сложных технологий, которые могли бы зарегистрировать такие крохотные изменения. Именно поэтому первые гравитационные волны были обнаружены уже на нашей памяти в сентябре 2015 года наземной интерферометрической лабораторией LIGO. Этот эксперимент увидел характеристический сигнал двух чёрных дыр, каждая из которых примерно в 30 раз массивнее Солнца, выпущенный примерно за 0.3 секунды прежде, чем они соединились и сформировали единственный объект.
Сигналы, зарегистрированные LIGO, пришли на частоте примерно 100 Гц, но гравитационные волны охватывают намного более широкий спектр. В частности, колебания на более низких частотах могут возникнуть в результаты ещё более экзотических событий, таких как слияния групп сверхмассивных чёрных дыр. Обладая массами от миллионов до миллиардов Солнечных, эти гигантские чёрные дыры расположены в центрах самых массивных галактик. Когда две такие галактики сталкиваются, эти чёрные дыры, в конечном счете, соединяются, выпуская огромное количество энергии в форме гравитационных волн в течение всего процесса слияния, и достигая максимума в несколько минут.
На графике показаны результаты, основанные на двух первых месяцах наблюдений за экспериментом LISA Pathfinder. На малых частотах, ниже 1 мГц (левая часть графика), наблюдается небольшое центростремительное ускорение тестовых кубов, обусловленное особенностями орбиты зонда и белым шумом, создаваемым звёздным датчиком при повороте. на частотах между 1 мГц и 60 мГц (центр графика) состояние испытательных образцов ограничено молекулами газа, ударяющимися о них. На более высоких частотах до 1 Гц (справа) точность информации ограничена чувствительностью оптической системы, которая занимается отслеживанием положения образцов относительно друг друга.
Источник: Чтобы обнаружить эти события и полностью осознать эту новую область гравитационной астрономии, крайне важно открыть доступ к гравитационным волнам низких частот между 0.1 мГц и 1 Гц. А для этого требуется фиксировать еле заметные отклонения в относительном положении двух объектов на расстояниях в миллионы километров. Этого можно достигнуть только в космосе, поскольку только там обсерватория была бы свободна ещё и от сейсмических, тепловых и земных паразитных явлений.
Проект LISA Pathfinder как раз и был разработан для того, чтобы продемонстрировать возможность создания такой обсерватории. Для этого внутри модуля LISA расположены два идентичных двухкилограммовых 46-миллиметровых куба из сплава золота и платины. Расстояние между ними составляет 38 сантиметров, каждый находится в своём отсеке в состоянии невесомости. Космический аппарат их не касается, он нужен только для того, чтобы оградить тестовые массы от внешних воздействий и регулировать своё положение, чтобы не ударить их капсулой, в которой они находятся.
Как оказалось, экспериментальные массы внутри платформы до сих пор сохраняют удивительное равновесие относительно друг друга. Именно такой уровень контроля и должен позволить проводить наблюдения за низкочастотными гравитационными волнами в будущей космической обсерватории», — Альваро Хименес, руководитель отдела наука ЕКА.
Старт миссии LISA Pathfinder состоялся 3 декабря 2015 года, а рабочей орбиты на расстоянии 1.5 миллиона километров от Земли между нашей планетой и Солнцем она достигла в конце января 2016 года. Научные операции начались 1 марта, в тот день учёные начали проводить измерения кубов и оценивать, насколько стабильное состояние они сохраняют. «Полученные в ходе измерений данные превысили наши самые оптимистические ожидания! Мы уже в течение первого дня сумели достигнуть той точности, которая закладывалась в качестве требуемой на всё время работы. В результате этого все последующие недели мы провели в других исследованиях, которые позволили увеличить точность минимум в пять раз. Мы не только видим, что экспериментальные образцы стоят практически неподвижно, но сумели идентифицировать с беспрецедентной точностью большинство еле уловимых сил .продолжающих тревожить эти объекты», — Пол Макнамара, главный специалист проекта LISA Pathfinder. Эти экстраординарные результаты сразу показали, что состояние, требуемое для полноценной гравитационной обсерватории в космосе, вполне достижимо. Данные, полученные за первые два месяца, показывают, что в частотном диапазоне между 60 мГц и 1 Гц точность LISA Pathfinder ограничена только лишь разрешающей способностью лазерной системы измерения, контролирующей взаимное положение и ориентацию кубов. Но даже в этом случае качество работы лазерного инструмента уже более чем в сто раз превзошло требования, которые будут предъявляться для обсерватории будущего. Погрешность в этом частотном диапазоне обусловлена тем, что внутри камеры присутствуют газовые молекулы, так как абсолютный вакуум создать невозможно. Однако, замечено, что погрешность уменьшается по мере увеличения срока существования аппарата на орбите, поскольку всё больше молекул вылетает в космическое пространство. Учёные предполагают, что чувствительность прибора в течение последующих месяцев будет только лишь увеличиваться. В ещё более низких частотах, ниже 1 мГц, учёные смогли измерить небольшую центробежную силу, действующую на кубы из-за формы орбиты аппарата и шумового эффекта, создаваемого в сигнале звёздного датчика, когда он ориентировался. В то время как эта сила немного отклоняет положение исследуемых образцов, это фактически не будет проблемой для будущей космической обсерватории, в которой каждая испытательная масса будет размещаться в собственном космическом зонде, а связаны они будут лазером через миллионы километров. Благодаря такой точности полномасштабная обсерватория могла бы в состоянии обнаружить рябь в пространстве-времени, появляющуюся от слияний целых групп чёрных дыр где угодно во Вселенной. Полученный результат демонстрирует хорошую работоспособность ключевых технологий этой науки и открывает путь к разработке обсерватории класса L3, которая является этапом космической программы Cosmic Vision ЕКА. По информации Европейского Космического Агентства. shortstoryf 10.06.2016
LISA Pathfinder завершила работу После 16 месяцев испытания технологии, которая поможет обнаружить рябь в пространстве-времени, известном как гравитационные волны, космический аппарат LISA Pathfinder был выключен во вторник 18 июля. Об этом сообщает Институт гравитационной физики им. Макса Планка в Германии. LISA Pathfinder – демонстрационная миссия по доказательству работоспособности технологии обнаружения гравитационных волн запущенная Европейским космическим агентством была отключена как и планировалось, так как ее миссия подошла к концу. Космический корабль будет продолжать находиться в точке Лагранжа L1. Миссия не ставила цель изучения гравитационных волн напрямую. Ее цель заключалась в доказательстве самой концепции и технологической демонстрации того, что две незакрепленные массы, защищенные космическим аппаратом, могут сохранять свои относительные позиции с заданной точностью. В 2034 году Европейское космическое агентство планирует осуществить запуск полноценной миссии по изучению гравитационных волн. Она получила название eLISA (evolved Laser Interferometer Space Antenna). Ключевым моментом в технологии тестирования будущей концепции космического обсерватории eLISA состояла из двух платиновых кубов массой 2 кг и длинной стороны 4,6 см. Кубики были подвешены внутри космического аппарата, а лазер измерял расстояние между ними. Точность измерения была настолько велика, что погрешность достигала величины диаметра одного атома. Гравитационные волны или рябь пространства-времени, впервые были предсказаны Альбертом Эйнштейном более 100 лет назад. Гравитационные волны создаются крупными космическими событиями, такими как взрывы сверхновых звезд или слияние черных дыр. Слияния черных дыр уже были обнаружены благодаря гравитационно-волновой обсерватории LIGO. Однако LIGO и другие наземные детекторы могут видеть только некоторые виды гравитационных волн. Для предотвращения помех от сейсмической активности и других искажений от земной поверхности требуется космическая обсерватория. eLISA сможет обнаруживать гравитационные волны с более низкой частотой, фокусируясь на таких объектах, как столкновение сверхмассивных черных дыр.
Я уж и забыл про «Лизу», оказывается есть и результаты, тестовые!? Кто развеет мои сомнения по поводу этого эксперимента: «Проявлением этого возмущения должно быть, в частности, периодическое изменение расстояния между двумя свободно падающими телами» А размеры тел, не подвластны этим волнам??
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
Озарение.
0