Vesmírný detektor gravitačních vln LISA je na cestě

Na Zemi fungují detektory gravitačních vln LIGO a ViRGO, které vůbec poprvé dokázaly tento jev potvrdit. LISA by ale měla být daleko citlivější, jak už to se sledovacími zařízeními vyslanými do vesmíru bývá. V jejím případě jde i o to, že může být celkově větší, a tak zachytávat daleko menší vlny. Ve skutečnosti ale půjde o tři zařízení, která budou plout vesmírem v trojúhelníkové formaci a navzájem se budou sledovat pomocí laserů. 

 

 

Americké zařízení Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) je už tedy dávno v provozu a na jeho práci má navázat Laser Interferometer Space Antenna (LISA). Ta ale jen tak nepoletí, protože práce na ní mají teprve začít, a tak se zatím mluví o vypuštění na začátku 30. let. 

 

V souvislosti se zařízením LISA se mluví také o tzv. Multi-Messenger Astronomy. O co jde? Vrátit se můžeme k výbuchu kilonovy v roce 2017, která vznikla srážkou dvou neutronových hvězd. Při podobných událostech sledování dosud probíhalo jen jedním způsobem, a to tradičně pozorováním světla/záření, které od daného místa přichází. Možná v různých vlnových délkách, ale stále je to to v zásadě to samé. V případě zmíněného výbuchu kilonovy ale astronomové mohli pozorovat jak světlo, tak gravitační vlny, což poskytuje celý nový rozměr. 

 

V přicházejícím světle z kilonovy jsou informace o tom, co dělá samotný materiál, jak se rekombinují atomy a tvoří prvky. Gravitační vlny nám však řeknou více o tom, jaké celkové síly působí na daném místě, kam všechna ta hmota putuje, jak rychle, atp. Informace ze světla a gravitačních vln se tak vzájemně doplňují, takže to bude i mocný nástroj pro testování různých teorií.

 

LISA bude následovat Zemi na její oběžné dráze kolem Slunce

 

Při příští podobné události také mají obě skupiny astronomů (klasičtí a "gravitační") spolu lépe komunikovat. Jde tak i o sociologickou změnu ve vědeckém prostředí, kterou detektor LISA zajistí. Sám je přitom na rýsovacích prknech už 30 let a do deseti let by mělo jít o projekt, jenž je blízko svému uskutečnění.

Detektor gravitačních vln je přitom v podstatě jednoduché zařízení. Využívá dvě dlouhá ramena (LIGO je má 4km) umístěná kolmo na sebe. Na koncích obou ramen jsou zrcadla odrážející laserové paprsky a detektor měří, jak dlouho světlu trvá, než se odrazí a doputuje zpět. Pokud se náhle tato doba v jednom rameni zkrátí a v druhém prodlouží, znamená to, že zařízením prošla gravitační vlna. V případě LISA to bude to samé, jen v mnohem větším měřítku. Jednotlivé části detektoru od sebe budou 2,5 milionu kilometrů daleko, takže z toho je zřejmé, že citlivost zařízení bude na jiné úrovni. LIGO dokáže zachytit vlny v rozmezí 10 až 1000 Hz a LISA zvládne 0,1 mHz až 1 Hz, takže nejde o to, že by představovala mnohem lepší náhradu za pozemské detektory. Bude sloužit vedle nich a dle předpokladů bude umět zachytit vlny třeba od binárních systémů bílých trpaslíků nebo i od supermasivních černých děr. 

 

Koncept byl už přitom ověřen díky evropské misi LISA Pathfinder, takže nyní se už může přikročit k vývoji opravdového detektoru. Vývoj vede ESA ve spolupráci s NASA, která v tomto případě má spíše okrajovou úlohu. Projekt je zatím ve fázi A, což znamená, že firmy schopné něco takového vyrobit mají asi rok a půl čas na vytvoření svých návrhů realizace, z nichž si ESA poté vybere.