Chcą zbudować na Księżycu obserwatorium fal grawitacyjnych

Księżyc wykazuje się bardzo małą aktywnością sejsmiczną, może być więc idealnym miejscem do budowy obserwatorium fal grawitacyjnych, dla którego wszelkie wibracje są szumem, który trzeba jakoś usunąć, aby wykryć sygnał od fal grawitacyjnych.

Próby detekcji fal grawitacyjnych przy pomocy instrumentu umieszczonego na Księżycu to nie jest nowy pomysł. Taka próba była przeprowadzona w 1972 roku przez załogę Apollo 17. Eksperyment o nazwie Lunar Surface Gravimeter (LSG) miał obserwować wibracje Księżyca spowodowane przechodzeniem fal grawitacyjnych. Nic nie wykrył, gdyż miał wadę projektową, ale nawet gdyby działał poprawnie, to raczej mało prawdopodobne byłoby uzyskanie pozytywnych wyników przy ówczesnej technologii.

Idea pozostaje jednak żywa i wraz z ponownym wzrostem zainteresowań eksploracją Księżyca, pojawiają się pomysły nowych eksperymentów do badań fal grawitacyjnych.

Kilka dni temu odbyła się międzynarodowa konferencja o nazwie International Workshop for Gravitational Wave Detection on the Moon, zorganizowana przez Europejskie Obserwatorium Grawitacyjne (European Gravitational Observatory, EGO). Zebrali się na niej czołowi eksperci od badań fal grawitacyjnych, nauk planetarnych i eksploracji Księżyca, aby przedyskutować możliwości zbudowania na powierzchni Srebrnego Globu obserwatorium fal grawitacyjnych.

Analizowano geofizyczne własności Księżyca, różne argumenty za taką budową i potencjalne ograniczenia. Zaprezentowano też trzy niezależne pomysły technologiczne na wykrywanie fal grawitacyjnych - projekty o nazwach: Lunar Gravitational-Wave Antenna (LGWA), Lunar Seismic and Gravitational Antenna (LSGA) oraz Gravitational-Wave Lunar Observatory for Cosmology (GLOC). Naukowcy wskazują, że detektory księżycowe mogą pokryć niezbadany do tej pory obszar obserwacji w częstotliwościach decyhercowych, będący pomiędzy pasmami badanymi przez detektory naziemne i planowane kosmiczne obserwatorium LISA.

Projekt GLOC bazuje na laserowo-interferometycznym rozwiązaniu, technologicznie podobnym do obecnych obserwatorium naziemnych. Z kolei LGWA i LSGA chcą mierzyć reakcję Księżyca na fale grawitacyjne, pierwszy - monitorując wibracje powierzchni przy pomocy sejsmometrów, a drugi przewiduje wykorzystanie światłowodów.

Zaprezentowano technologie możliwe do budowy takiego obserwatorium, z których niektóre są już w zaawansowanej fazie projektowania. Przedstawiciele instytucji i organizacji europejskich (np. ESA) i amerykańskich (np. NASA) wskazali, że tego typu badania, jako obecnie czołowe pola badawcze fizyki i astronomii, powinny być obecne w przyszłych misjach kosmicznych, a przy międzynarodowej współpracy ich realizacja wydaje się już możliwa.

Konferencja została zorganizowana przez Europejskie Obserwatorium Grawitacyjne (EGO), z którym współpracowały Gran Sasso Science Institute oraz Vanderbilt University.

Fale grawitacyjne to zaburzenia w czasoprzestrzeni przemieszczające się z prędkością światła. Ich źródłem są ciała poruszające się z przyspieszeniem. Abyśmy mogli zaobserwować taki efekt, ciało musi mieć bardzo dużą masę i bardzo duże przyspieszenie. Istnienie fal grawitacyjnych wynika z ogólnej teorii względności Alberta Einsteina, a zostało po raz pierwszy potwierdzone obserwacyjnie w 2015 roku przez naziemne detektory LIGO. Już dwa lata później przyznano za ten wyczyn Nagrodę Nobla. Od tamtej pory naukowcy dokonali już dużo więcej detekcji oraz rozwijają techniczne możliwości detektorów naziemne, aby były coraz bardziej czułe. Pojawiają się też pomysły budowy nowych obserwatoriów fal grawitacyjnych.