Technologie

Projekt podziemnego teleskopu Einsteina coraz bliżej realizacji

3

Fale grawitacyjne to w astrofizyce gorący temat. Odkąd udało nam się je parę lat temu zaobserwować, otworzyły się przed nami nowe, ogromne możliwości poszerzania naszej wiedzy o tym jak zbudowany jest Wszechświat i jakie zachodzą w nim procesy. Temat powinien być też szczególnie bliski Polakom, zarówno w kwestii teorii, jak i praktyki, nasi naukowcy mają spory udział w rozwoju tej dziedziny. A niedługo mogą mieć jeszcze większy, dzięki projektowi teleskopu Einsteina.

Co nam tu faluje?

Fale grawitacyjne to odkształcenia czasoprzestrzeni powstałe w wyniku oddziaływania na nią przez ciała o ogromnych masach i przyśpieszeniach. W praktyce obserwujemy to zjawisko przy okazji wielkich kosmicznych zderzeń, takich jak choćby ostatnio zaobserwowanych pochłonięcie gwiazdy neutronowej przez czarną dziurę.

Długość ma znaczenie

Ponieważ zniekształcenia są mikroskopijne, detektory fal grawitacyjnych muszą być... ogromne. Dlaczego? Fale grawitacyjne „wyłapujemy” przy pomocy ułożonych w kształt litery L interferometrów. W uproszczeniu laser mierzy długość ich ramion, a ewentualne odchyłki świadczą o pojawieniu się fali. Im dłuższe ramiona, tym wyższa czułość całego urządzenia.

Najsłynniejszy detektor tego typu, amerykański LIGO, ma ramiona o długości 4 kilometrów. VIRGO, europejski detektor, dysponuje ramionami o 1 kilometr krótszymi. Żeby nasze obserwacje wynieść na nowy poziom, potrzebna jest budowa obserwatoriów kolejnej, trzeciej generacji. Takim projektem jest właśnie podziemny teleskop Einsteina, w próbie stworzenia którego mają swój udział polskie uczelnie i naukowcy.

Krok do przodu

Teleskop Einsteina to podziemna konstrukcja w kształcie trójkąta równobocznego o ramionach długości 10 kilometrów. Na każdym rogu zamontowane zostałyby po dwa interferometry. Jakiś czas temu grupa jednostek naukowych, wśród których były m. in. Uniwersytet Warszawski, Politechnika Warszawska, Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika oraz Narodowe Centrum Badań Jądrowych złożyły wniosek o wpisanie projektu na „mapę drogową” Europejskiego Strategicznego Forum Infrastruktur Badawczych (ESFRI).

Jak się okazało, razem z 10 innymi projektami naukowymi detektor trafił na wspomnianą listę. Nie oznacza to jeszcze, że na pewno powstanie, ale sprawie nadano już oficjalny bieg. Naukowcy muszą teraz rozwinąć koncepcję w pełnoprawny projekt techniczny, co zajmie około 3 - 4 lat. Jeśli detektor uzyska finansowanie, rozpoczęcie działalności przewidziane jest na połowę lat 30-tych. Rozważane są dwie lokalizacje do jego budowy, pogranicze niemiecko-belgijsko-holenderskie lub Sardynia. W projekt zaangażowane są oprócz Polski, także Belgia, Włochy, Holandia i Hiszpania.

Trzecia generacja detektorów ma dysponować czułością nawet do 10 razy wyższą niż LIGO i VIRGO i powinna pozwolić na badanie sygnałów pochodzących z całego obserwowanego na dziś Wszechświata. Oprócz Teleskopu Einsteina, na podobnym etapie konceptualizacji znajduje się amerykański detektor Cosmic Explorer, o ramionach długości 40 kilometrów każde. Amerykańscy naukowcy liczą, że przejście europejskiego projektu do kolejnej fazy przyśpieszy też prace nad ich urządzeniem.

Warto też dodać, że od strony teoretycznej ogromny wkład w tematykę fal grawitacyjnych ma polski naukowiec Andrzej Trautman, którego zgłoszono nawet kilka lat temu do nagrody Nobla. W 2017 r. Rainer Weiss, Barry C. Barish i Kip S. Thorne otrzymali tę nagrodę za stworzenie detektora LIGO i eksperymentalne potwierdzenie istnienia fal grawitacyjnych.

Źródła: [1], [2], [3]

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu