Nors jau praėjo visas šimtmetis po to, kai 1915 metais Albertas Einšteinas pristatė savo bendrąją reliatyvumo teoriją, ji vis dar padeda atskleisti giliausias Visatos paslaptis.
Dar vienas mėginimas įrodyti šios teorijos įžvalgas – tai kosminio zondo „LISA Pathfinder“ (LISA – angl. Laser Interferometer Space Antenna, Lazerinio interferometro kosminė antena) misija, kuri galbūt atvers kelią aptikti ir stebėti kosminius įvykius, kurie niekada nesame matę anksčiau – pavyzdžiui, masyvių juodųjų skylių susikūrimą.
Šis zondas kol kas tik išmėgins technologiją, kuri bus reikalinga pradėti kitai misijai, eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna), planuojamai 2034-aisiais metais. Eksperimento kosmose tikslas – aptikti gravitacines bangas, kurios, pagal Einšteino bendrąją reliatyvumo teoriją, turėtų sklisti erdvėje, tarsi ratilai vandens paviršiuje, iškreivindami erdvėlaikį.
Gravitacinių bangų šaltiniai – masyvūs kūnai. Reliatyvumo teorija teigia, kad dėl kokių nors priežasčių pasikeitus masės pasiskirstymui, šis pokytis nuvilnys erdve šviesos greičiu, pakeisdamas erdvėlaikio iškreivinimą. Šios bangos ir vadinamos gravitacijos bangomis. Bėda tame, kad kol kas nepavyko tiesiogiai jų užfiksuoti.
Gravitacija yra jėga, kuri valdo visą Visatą, tačiau iki šiol mes galime tik stebėti jos poveikį. Gebėjimas tiesiogiai aptikti ir tirti gravitacijos bangas atvertų visiškai naują langą į Visatos paslaptis.
Gravitacinių bangų stebėjimai leistų mums aptikti, kur susikuria masyvios juodosios skylės, kur yra dvinarės viena apie kitą besisukančių supermasyvių juodųjų skylių ar neutroninių žvaigždžių sistemos, kas įvyksta, kai juodosios skylės susilieja.
Šių reiškinių neįmanoma stebėti tiesiogiai įprastiniais teleskopais, kurie fiksuoja elektromagnetinį spinduliavimą. Milžiniški kosminiai kataklizmai taip įkaitina aplinkui esančią materiją, kad jos spinduliavimas visiškai paslepia centre vykstančius įvykius. Be to, pačios juodosios skylės neskleidžia elektromagnetinių bangų.
Tačiau Einšteinas numatė, kad juodosios skylės ir kiti masyvūs objektai turėti skleisti gravitacines bangas, jei tik jie juda su pagreičiu. O dvi juodosios skylės, besisukančios viena apie kitą dvinarėje sistemoje, turi pagreitį. Tuomet gravitacinių bangų detektorius turėtų jas pastebėti ir išmatuoti.
Gravitacinės bangos poveikis turėtų būti panašus, kaip ir bet kurios kitos bangos – kaip akustinė banga, sklisdama oru, sukuria skirtingo tankio sritis, kurias mes girdime kaip garsą, taip ir gravitacinės bangos sklisdamos turėtų keisti erdvėlaikio kreivumą.
Tačiau atrodo, kad šių bangų poveikis yra toks silpnas, kad Žemėje net ir pačiais jautriausiais prietaisais jų nepavyko aptikti. Tai nekeista, nes ir pati gravitacijos jėga yra labai silpna, lyginant su kitomis gamtos jėgomis.
Jei tik „LISA Pathfinder“ eksperimentas bus sėkmingas, eLISA taps pirmąja kosmine gravitacinių bangų observatorija.
https://youtu.be/Y-CT4wxEOBA
Ją sudarys trikampiu išdėstyti palydovai, tarp kurių bus milijonai kilometrų. Kiekviename jų bus idealioje nesvarumo būsenoje esantis veidrodis, į kurį iš kito palydovo švies lazerio spindulys. Praeinanti gravitacinė banga turėtų nežymiai paveikti bent vieną veidrodį, ir tuomet pavyktų užfiksuoti lazerio spindulio pokytį.
Tai bus sudėtingas eksperimentas, todėl pirma reikia įsitikinti, kad toks matavimas leis pasiekti reikiamą jautrumą. Tai ir yra eLISA zondo prototipo – „LISA Pathfinder“, kurį Europos Kosmoso Agentūra (ESA) paleis dar šiais metais, užduotis.
Jame bus dvi testinės masės, kurių neveiks jokios išorinės jėgos. Lazerinis interferometras zondo viduje nuolat matuos šių kūnų judėjimą ir atstumą tarp jų – tai leis įsitikinti, ar įmanoma pasiekti, kad idealaus nesvarumo būsenoje jų neveiktų jokios kitos jėgos, galinčios iškraipyti matavimų rezultatus, ir ar lazeriniu interferometru bus galima pasiekti pikometrų (1×10-12 m) tikslumą. Pavyzdžiui, helio atomo skersmuo yra maždaug 62 pikometrai.
Jei tai pavyktų, kitas žingsnis būtų eLisa zondų trijulė – matuojami kūnai būtų kelių milijonų kilometrų atstumu vienas nuo kito, ir beliktų lauki, kol kur nors toli įvyks kosminio masto katastrofa, kurios sukeltos gravitacinės bangos tarsi cunamis nuvilnys Visata ir kiek sujudins veidrodžius.
Tai būtų lemiamas momentas – gravitacinių bangų astronomijos gimimas.