LISA Pathfinder -hanke

LISA-hanke mittaa mustien aukkojen painovoima-aaltoja

Kun mustat aukot sulautuvat toisiinsa, syntyy värähtelyjä – niin kutsuttuja painovoima-aaltoja. Näitä aaltoja ei vielä ole kyetty mittaamaan. Nyt Nasan ja Esan yhteinen LISA-hanke alkaa etsiä niitä avaruudesta.

torstai 2. heinäkuuta 2015 teksti Jesper Bindslev

LISA-hanke perustuu Einsteinin ajatuksiin

Nykyisin melkein kaikki tieto maailmankaikkeudesta perustuu tähtien ja galaksien lähettämän valon havainnointiin. Galaksien keskustassa olevia mustia aukkoja ei kuitenkaan voida koskaan nähdä, sillä ne eivät päästä pienintäkään valonsädettä ulos. Mustat aukot antavat silti joitain merkkejä itsestään: ne lähettävät painovoima-aaltoja.

Albert Einstein ennusti painovoima-aaltojen olemassaolon yleisessä suhteellisuusteoriassaan. Painovoima-aaltoja syntyy, kun suuret massat kiihdyttävät nopeuttaan universumissa. Tämä tapahtuu esimerkiksi silloin, kun suuret galaksit nappaavat sisäänsä pienempiä galakseja ja galaksien keskustat sulautuvat yhteen.

Painovoima-aallot etenevät äänen tavoin

Painovoima-aaltoja verrataan usein ääneen. Ääni etenee tilassa, sillä se saa ilman värähtelemään. Painovoima-aallot puolestaan saavat avaruuden värähtelemään.

Kun galaksit törmäävät, niiden keskustassa olevat mustat aukot sulautuvat toisiinsa – ja näin syntyy painovoima-aaltoja. Jos LISA-satelliitit kykenevät mittaamaan näitä aaltoja, saadaan uutta tietoa mustista aukoista ja galaksien synnystä.

Tutkijat ovat yrittäneet mitata painovoima-aaltoja jo sadan vuoden ajan. Vielä siinä ei ole onnistuttu. Värähtelyt ovat nimittäin niin uskomattoman heikkoja, että mittaamista varten tarvitaan erittäin herkkiä laitteita.

LISA-hanke etsii aaltoja avaruudesta

Kaikissa suurissa avaruuden tapahtumissa syntyy painovoima-aaltoja jollakin aallonpituudella. Aallonharjojen väli voi olla muutamasta kilometristä moneen valovuoteen.

Superraskaiden mustien aukkojen yhteentörmäykset kuuluvat avaruudenkin mittakaavassa raskaan sarjan tapahtumiin. Näissä törmäyksissä syntyy painovoima-aaltoja, joiden aallonpituus on jopa miljoonia kilometrejä. Niiden mittaamista varten ilmaisimien pitää olla niin pitkän matkan päässä toisistaan, että se ei onnistu Maassa.

Nyt LISA-hanke siirtää mittauslaitteet avaruuteen. Nasan ja Esan yhteishanke on määrä suorittaa kahdessa vaiheessa:

? 2015: LISA Pathfinder on kenraaliharjoitus

LISA-hanketta valmistelemaan laukaistaan LISA Pathfinder -satelliitti. Se ei mittaa painovoima-aaltoja, vaan testaa siihen tarvittavaa tekniikkaa. Satelliitti sijoitetaan pisteeseen, jossa Maan ja Auringon vetovoima kumoavat toisensa.

Siellä satelliitti seuraa Maata sen kierrokselle Auringon ympäri. Se vastaa sitä, että satelliitti olisi vapaassa pudotuksessa avaruudessa. Haasteena on saada satelliitissa olevat kuutiot pysymään paikoillaan.

? 2034: Kolme satelliitia mittaavat painovoima-aaltoja

Satelliitit sijoitetaan niin, että ne muodostavat pyörivän kolmion. Ne kiertävät Aurinkoa samalla radalla ja samalla nopeudella kuin Maa.

Satelliitti lähettää kahteen muuhun satelliittiin lasersäteet, jotka osuvat vapaasti leijuvaan kultakuutioon. Kuutio heijastaa säteen takaisin. Normaalisti lasersäteet kumoavat toisensa. Jos näin ei käy, se merkitsee sitä, että painovoima-aallot ovat siirtäneet kuutiota.

Tulevat LISA-satelliitit ovat yhteydessä toisiinsa ja tekevät mittauksia lasersäteiden avulla. Satelliittien välinen etäisyys on viisi miljoonaa kilometriä.

Tulossa mittava LISA-hanke

LISA Pathfinder on tarkoitus laukaista Ranskan Guayanasta vielä tänä vuonna. Kokemuksia hyödynnetään, kun varsinaiset kolme satelliittia laukaistaan 2034. Lue lisää haastavasta hankkeesta tästä:

LASTINA KULTAA

Vuonna 2034 LISA-satelliiteissa on mukana aito kultakuutio. Auringon magneettikenttä ei vaikuta kultakuutioihin, joten ne sopivat hyvin laserjärjestelmän mittauspisteiksi.

Lue tästä

Ehkä sinua kiinnostaa...

TILAA TIETEEN KUVALEHDEN UUTISKIRJE

Voit ladata ilmaisen erikoisnumeron, Uskomattomat aivot, heti, kun olet tilannut uutiskirjeen.

Etkö löytänyt, mitä etsit? Tee haku tästä: