| 23 марта 2022 | Космос и Авиация

Луна и лазеры позволят регистрировать гравитационные волны, возникшие в ранние периоды существования Вселенной

Лазер Lunar Ranging Facility


Группа исследователей из нескольких европейских научных учреждений предложила использовать орбиту Луны в качестве огромного датчика гравитационных волн, колебаний пространственно-временного континуума, порожденных самыми высокоэнергетическими событиями во Вселенной. За счет больших размеров, "лунный" детектор сможет регистрировать волны низкочастотного диапазона, лежащие далеко за пределами возможностей существующих наземных детекторов. А такие низкочастотные гравитационные волны, по мнению ученых, возникли еще в самые ранние периоды существования Вселенной, в них заключенная масса дополнительной информации и потому они являются предметом повышенного интереса.

Для обнаружения гравитационных волн в таких детекторах, как LIGO и Virgo, лучи лазерного света пронизывают туннели 4-километровой длины. Любые колебания пространственно-временного континуума приводят к смещению конечного положения луча. Величина такого смещения может быть равно только одной десятой части от диаметра протона, тем не менее, используемые высокочувствительные инструменты могут улавливать и такое.

За последние годы ученым удалось множество раз зарегистрировать гравитационные волны от источников различного типа. Но все зарегистрированные сигналы лежат в одном строго определенном диапазоне частот, соответствующем событиям, произошедшим относительно недавно по космическим меркам.

Так как же можно превратить Луну в детектор гравитационных волн? Все дело заключается в том, что астронавты миссии Apollo оставили зеркальные отражатели на поверхности Луны. Помимо этого, подобные отражатели были установлены на некоторых лунных космических аппаратах, к примеру, советских Луноход-ах. Стреляя лучом лазера и регистрируя время прибытия отраженного сигнала, ученые отслеживают текущее положение Луны с точностью до 1 сантиметра. Но, с учетом того, что среднее расстояние между Луной и Землей составляет 384 400 км, то относительная погрешность таких измерений меньше погрешности измерений на 4-километровой дистанции детекторов LIGO и Virgo.

Высокая точность измерения расстояния до Луны, плюс большое расстояние между Луной и Землей, плюс длительный период вращения Луны вокруг Земли, который составляет 28 суток, все это делает возможным обнаружение гравитационных волн в низкочастотном, микрогерцовом диапазоне. Как уже упоминалось выше, такой диапазон лежит вне возможностей существующих детекторов, но он представляет собой предмет повышенного интереса со стороны ученых.

Столь низкочастотные гравитационные волны были порождены в самые ранние периоды существования Вселенной. Перемещаясь по просторам Вселенной все это время, эти волны не раз подвергались внешним воздействиям, вызывавшим искажения и фазовые переходы, и накапливали, таким образом, в себе дополнительную информацию. Обнаружение и расшифровка низкочастотных гравитационных волн даст ученым в руки огромные объемы новой информации касательно периода истории Вселенной, который с большим трудом поддается изучению.

И в заключение следует отметить, что это не первый раз в истории науки, когда Луна рассматривается в роли детектора гравитационных волн. В прошлом году группа ученых предлагала разместить на Луне гравитационный детектор традиционной схемы. Точность такого детектора должна быть выше, чем точность любого наземного детектора за счет отсутствия влияния на его работу деятельности людей и других фоновых шумов. Однако, новое предложение выглядит на этом фоне более реалистично, ведь для его реализации не требуется отправки на Луну больших партий грузов, а лазеры, которые можно использовать для этих целей, к примеру система Lunar Ranging Facility, уже существуют и используются долгое время.




Ключевые слова:
Лазер, Луна, Отражатель, Расстояние, Измерение, Точность, Детектор, Гравитационные, Волны, Частота, Диапазон

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Японский подземный детектор присоединяется к глобальной "охоте" на гравит ...
  • Европейский детектор возобновляет свою работу и присоединяется к поискам но ...
  • Атомные часы с оптической решеткой станут чувствительным элементом детектор ...
  • Детектор LIGO зарегистрировал второй "пакет" гравитационных волн
  • Ученые разработали новый метод обнаружения гравитационных волн, прибывающих ...




  • Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.