Óriás detektorok

Ma a tudósok egyre nagyobb, és érzékenyebb detektorokat terveznek, miközben gyorsan szaporodnak az észlelések. "A mai technológiával csak a a legritkább, leghangosabb eseményeket észleljük, de ezeken kívül még rengeteg halkabb morajlás hallható az univerzumban" - mondta el Jocelyn Read, a Kaliforniai Állami Egyetem asztrofizikusa, aki az Egyesült Államok gravitációs hullám-észlelési tervein dolgozik. 

“A fizikusok azt remélik, hogy az új detektorok a 2030-as évekre lesznek működésre készek, ami azt jelenti, hogy haladéktalanul neki kell állni a tervezésnek. A gravitációs hullámok felfedezései magukkal ragadták a világot, ezért most itt a remek alkalom kitalálni, hogyan tovább"

- tette hozzá David Reitze, a California Institute of Technology (Caltech) fizikusa. A mai érzékelők mind “L” alakú műszerek, úgynevezett interferométerek. Lézerfény halad és verődik vissza a karok mindkét végén felfüggesztett tükrök között, és egy része átjut, hogy találkozzon az L alak hajlatában. Ott a két fénysugár a karok relatív hosszától függően interferál. Az interferencia figyelemmel kísérésével a fizikusok észlelhetik az áthaladó gravitációs hullámokat, melyek időlegesen, különböző mértékben változtatják meg a karok hosszát.

A rezgések csillapítása miatt az interferométert vákuumkamrában üzemeltetik, és a nehéz tükrök kifinomult felfüggesztési rendszerekről lógnak alá. Egy apró “térnyúlás” észleléséhez az interferométer karjainak hosszúaknak kell lenniük. Az első ember által észlelt gravitációs hullámot, melyet két egymásba olvadó fekete lyuk keltett, a Lézeres Interferométer Gravitációs Hullámdetektor (LIGO) Louisianaban és Washingtonban található iker-létesítményeinek eszközei detektálták.

Egyetlen proton mérete

Az említett műszerek egyes karjai nem kevesebb, mint 4 kilométer hosszúak, egy Olaszországban található detektor, a Virgo 3 kilométer hosszú karokkal rendelkezik, és a detektorok hatalmas mérete ellenére egy ilyen erőteljes gravitációs hullám a karok relatív hosszát kevesebb, mint egy proton szélességével képes megnyújtani.

A LIGO és a Virgo már tucatnyi fekete lyuk egyesülés-észlelésen is túl van, és a tapasztalatok szerint a csillag-tömegű fekete lyukak, amelyek akkor jönnek létre, amikor a hatalmas csillagok pontszerűen összeomlanak, tömegükben változatosabbak, mint az elméleti szakemberek várták.

2017-ben a LIGO és a Virgo újabb észlelést tett, két egymás köré csavarodó neutroncsillag képében, felhívva a csillagászok figyelmét a közelgő összeolvadás helyszínéül szolgáló égbolt-szakaszra. Órákon belül minden létező típusú teleszkóppal megvizsgálták a „kilonova” következményeit, és rögzítették, hogy a gigászi robbanás milyen nehéz elemeket kovácsolt. A kutatók ma már legalább tízszer érzékenyebb detektort szeretnének, aminek megfogalmazásuk szerint észbontó következményei és felfedezései lehetnének. 

Egy ilyen műszer rögzíthetné az összes összeolvadó fekete lyuk jeleit a megfigyelhető univerzumban, és még az első csillagok előtti időkre is visszatekinthetne, hogy a közvetlenül az ősrobbanásban keletkezett ősi fekete lyukakat kutassa.

Több száz kilonovát is megmutathatna, melyek segítségével fény derülhetne a neutroncsillagokban található ultrasűrű anyag titkaira. Az amerikai kutatók egyszerűen a szerkezet méreteit tervezik növelni a jövő detektoraiban, de az európai fizikusok másik utat járnának.

Különutas Európa

Egyetlen földalatti gravitációs hullám-megfigyelő központot képzelnek el, az úgynevezett Einstein-teleszkópot (ET), mely új képességekkel rendelkezne. "Olyan infrastruktúrát szeretnénk megvalósítani, amely képes 50 éven keresztül kiszolgálni a detektorok összes fejlődési útját" - mondta Michele Punturo, az olasz perugiai Nemzeti Nukleáris Fizikai Intézet fizikusa és az ET irányítóbizottságának társelnöke.

Az ET több "V" alakú interferométert tartalmazna, 10 kilométer hosszú karokkal, melyek egy egyenlő oldalú háromszögben helyezkednének el mélyen a föld alatt, hogy elősegítsék a rezgések kiküszöbölését. A három irányba mutató interferométer karokkal az ET meghatározhatná a gravitációs hullámok polarizációját, vagyis azt az irányt, mely felé a teret nyújtják. Ez segíthetne megtalálni az égbolton a forrásokat és megvizsgálni a hullámok alapvető természetét.

Az ET 1,7 milliárd euróba kerülhet, és ebből csak 900 millió euró az alagútfúráshoz és az alapvető infrastruktúrához kell. A kutatók két helyszínt fontolgatnak, az egyiket Belgium, Németország és Hollandia találkozásának közelében, a másikat Szardínia szigetén. A tervet a Kutatási Infrastruktúrák Európai Stratégiai Fóruma vizsgálja felül, mely még idén nyáron prioritást adhat az ET-nek. "Ez egy fontos politikai lépés, de még nem az építkezés végleges jóváhagyása” - mondta Punturo.

(Forrás: STFC Kép: et-gw.eu)

Ez is érdekelhet:

Megmérték a gravitációt az eddigi legkisebb méretskálán A gravitáció a nagyok játéka, igazán hatalmas tömegű égitesteknél látványos az ereje, de ez nem jelenti azt, hogy kisebb méretskálán eltűnne ez az erő. Ott van az, csak sokkal nehezebb detektálni, és ez persze kihívás az arra éhes tudósok számára. Most újabb mikro-rekord született.

Az univerzumnak lehet egy ötödik dimenziója is Az ötödik dimenzió ráadásul egy újabb olyan kandidátus, ami végre megmagyarázhatja a sötét anyag rejtelmeit.

Tíz éve keresték, és most talán meglett. Felfedezhették az univerzum gravitációs háttérhullámát Mai tudásunk szerint az Univerzumunk valószínűleg hemzseg a gravitációs hullámoktól, hiszen minden ütköző fekete lyukpárnak vagy neutroncsillagnak, minden összeomló szupernóvának és különösképpen magának az ősrobbanásnak, erős hullámokat kellett keltenie a téridőben.