Детектор гравитационных волн на Луне может открыть новую физику
Обнаружение гравитационных волн - непростая задача - эта рябь в самой ткани пространства-времени часто заглушается фоновыми вибрациями землетрясений, дорожного движения и другой человеческой деятельности. Теперь пара астрофизиков предложила новое место, которое было бы намного тише - Луна.
Гравитационные волны создаются некоторыми из самых энергичных событий во Вселенной, такими как столкновения между черными дырами и нейтронными звездами. Но эти катаклизмы происходят на расстоянии сотен миллионов световых лет от нас, поэтому к тому времени, когда волны омывают Землю, они искажают реальность в крошечных количествах - всего в одну тысячную ширины протона.
Для их обнаружения требуются чрезвычайно чувствительные инструменты, такие как LIGO и Virgo. Эти объекты излучают лазеры по туннелям длиной 4 км (2,5 мили), отражают их от зеркал и измеряют, как свет отражается на сенсоры. Когда мимо проходит гравитационная волна, этот лазерный луч слегка колеблется, и ученые могут извлечь из этого удивительное количество информации.
Проблема в том, что Земля - людное место. Даже когда эти объекты расположены глубоко под землей, они все равно подвержены шуму и вибрациям окружающей среды. Это рябь на самом деле или просто грузовик проезжает мимо?
Теперь пара астрофизиков обосновала наличие гравитационно-волновой установки на Луне. Каран Джани из Университета Вандербильта и Ави Лоеб из Гарварда говорят, что поверхность Луны естественным образом обладает рядом полезных свойств, которые трудно воспроизвести здесь, на Земле.
Названный Гравитационно-волновой лунной обсерваторией для космологии (GLOC), объект будет иметь почти полное отсутствие вмешательства окружающей среды. Во-первых, здесь пока нет человеческой активности, и даже по мере того, как будут набирать обороты будущие миссии с экипажем, все равно будет достаточно места, чтобы создать место вдали от шума и суеты.
Естественного вмешательства тоже гораздо меньше. Лунные землетрясения намного слабее и реже, чем их земные аналоги, а открытость космического вакуума означает, что эксперименты не нужно проводить в вакуумной трубке, как здесь.
Важно отметить, что эти факторы означают, что GLOC может быть гораздо более чувствительным, чем любой наземный детектор. Исследователи говорят, что подобная лунная установка потенциально может улавливать гравитационные волны в пределах 70 процентов наблюдаемой Вселенной и обнаруживать частоты в диапазоне, который будет практически невозможно услышать объектам на Земле. Невозможно предсказать, какие космические странности могут открыться.
“Луна представляет собой идеальный фон для обсерватории гравитационных волн, поскольку на ней отсутствует атмосфера и заметный сейсмический шум, который мы должны уменьшить ценой больших затрат для лазерных интерферометров на Земле“, - говорит Лоеб. “Лунная обсерватория обеспечит беспрецедентную чувствительность для обнаружения источников, которые мы не ожидаем и которые могут сообщить нам о новой физике. GLOC может стать жемчужиной в короне науки на поверхности Луны“.
Конечно, есть еще одна проблема, связанная с доставкой строительных материалов и научных инструментов на Луну, но в последнее время внимание к подобным миссиям вновь стало уделяться особому вниманию. Например, программа НАСА Artemis планирует вернуть людей на Луну в 2024 году и создать там постоянное присутствие. GLOC или что-то в этом роде может стать ценным объектом, который мы можем создать, когда мы туда доберемся.