Jedno od najvećih dostignuća moderne astronomije je uspon gravitacionih talasa. Od 2015. godine, opservatorija LIGO uspešno detektuje spajanja crnih rupa zvezdane mase, dajući nam uvid u nasilne događaje u svemiru. Međutim, postoji granica onoga što LIGO može da čuje. Najkolosalnije događaje u univerzumu – spajanja supermasivnih crnih rupa, milione puta masivnijih od našeg Sunca – LIGO ne može da detektuje.

Zvuk ovih spajanja dešava se na izuzetno niskim frekvencijama, koje su na Zemlji potpuno zaglušene seizmičkim i atmosferskim šumom, čineći ih nevidljivim za LIGO. Za taj zadatak, potreban nam je potpuno drugačiji instrument. Rešenje je LISA (Laser Interferometer Space Antenna), smela misija Evropske svemirske agencije (ESA) dizajnirana da čuje upravo ove kosmičke titane.

Prvo su lansirali probnu misiju

Pre nego što su se upustili u izgradnju misije vredne milijarde, ESA je preduzela krajnje neobičan i rizičan korak: lansirali su posvećenu "generalnu probu" u svemiru, misiju pod nazivom LISA Pathfinder. Njen jedini zadatak bio je da testira ključne tehnologije u realnim uslovima.

Ulog je bio ogroman. Neuspeh bi značio kraj snova o detekciji gravitacionih talasa iz svemira na decenije, ako ne i vekove. Dr Stefano Vitali, glavni istraživač misije LISA Pathfinder, objasnio je koliki je rizik bio u pitanju:

"Očigledno, da je LISA Pathfinder propao, mogli biste se oprostiti od detektora gravitacionih talasa iz svemira na decenije ili vekove, zar ne? Ljudi bi rekli: 'Oh, ovo ne radi, previše je teško. Ne možete izvršiti test na zemlji.' Dakle, previše je teško i zaboravite na to."

Najtiše mesto u univerzumu

Glavni tehnološki izazov za LISA-u je postizanje skoro savršenog slobodnog pada za svoje probne mase – dva besprekorna zlatno-platinska bloka koja moraju da lebde potpuno neometano. Bilo koja sila, ma koliko sićušna, koja nije gravitacija, uništila bi merenje.

Potrebna osetljivost je zapanjujuća, a naučnici su je uporedili sa "težinom virusa u vašoj ruci". Svaka sila veća od toga bi ugrozila misiju.

Neverovatan rezultat misije Pathfinder bio je taj da ne samo da je ispunila ovaj zahtev, već je funkcionisala "nešto bolje nego što je LISA-i potrebno". Da stvar bude impresivnija, naučnici bi bili prezadovoljni i da je tehnologija radila deset puta lošije od postavljenog cilja. Činjenica da su ga premašili predstavljala je zapanjujući uspeh, što je proslavljeno sa najvišim pohvalama i uz litre šampanjca.

Kosmički sistem za rano upozoravanje

LISA će uvesti revolucionarnu promenu poznatu kao "višepojasna astronomija gravitacionih talasa". Budući da radi na niskim frekvencijama, LISA može da detektuje određene binarne sisteme crnih rupa godinama pre nego što se konačno spoje.

Ovo funkcioniše kao sistem za rano upozoravanje. LISA bi detektovala par, pratila ga godinama dok se približavaju jedan drugom, a zatim bi "pozvala" zemaljske opservatorije poput LIGO-a i rekla im tačno gde na nebu i u kom trenutku da gledaju kako bi svedočili finalnom, visokofrekventnom sudaru. Ovo menja astronomiju iz reaktivne u prediktivnu nauku.

Više kao slušanje nego kao gledanje

LISA neće biti samo još jedan teleskop; pružiće nam suštinski nov način percepcije univerzuma. Dr Vitali koristi moćnu analogiju: to je kao da ste u džungli i odjednom uključite zvuk. Do tada ste videli prelepu šumu i vodopad, ali kada se zvuk uključi, čujete vodopad i shvatate da je džungla puna životinja koje prave najrazličitije zvuke.

Gravitacioni talasi su "drugačija sonda", više nalik zvuku nego svetlosti. Oni nam omogućavaju da slušamo celokupno kosmičko okruženje, a ne samo da gledamo u pojedinačne tačke. Ovo predstavlja promenu paradigme u našem razumevanju kosmosa.

Prozor u zoru galaksija

Zbog toga što intenzitet signala gravitacionih talasa raste sa masom, LISA će imati neverovatan domet. Moći će da detektuje spajanja supermasivnih crnih rupa "svuda u univerzumu", sve do crvenog pomaka od 20, što odgovara periodu od samo 100-150 miliona godina nakon Velikog praska.

Ova sposobnost će nam omogućiti da odgovorimo na fundamentalna kosmička pitanja. Naučnici će moći da naprave "stratigrafiju" formiranja galaksija, prateći kako su se galaksije koje vidimo danas formirale kroz spajanja. Rešiće misteriju kako su prve gigantske crne rupe uopšte nastale u ranom univerzumu. Ovo je postalo još važnije nakon što su teleskopi poput James Webb-a počeli da pronalaze nagoveštaje masivnih crnih rupa tamo gde ih nismo očekivali, dodajući hitnost misteriji koju samo LISA može rešiti.

Zaključak: Uključivanje u kosmičku simfoniju

LISA nije samo moćniji teleskop; ona je potpuno novo čulo za čovečanstvo. Umesto da samo posmatramo svetlost zvezda, uskoro ćemo moći da slušamo ritam spajanja galaktičkih jezgara širom čitavog kosmosa.

YT