آشنایی با LISA؛ فضاپیمای لیزری که ما را به دنیای پنهان کیهان میبرد
لیزا قصد دارد درک ما از دنیای گرانشی را دگرگون کند و تعامل هایی را که جهان را به حرکت در می آورد ، برای ما آشکار کند.
با توجه به افق میهن ؛ لیزا ، یک رصدخانه موج گرانشی ۱.۶ میلیارد دلاری ، قرار است در دهه آینده راه اندازی شود. این پروژه دیدگاه ما در مورد امواج گرانشی را تغییر می دهد.
ما از دانشمندان پرسیده ایم که چه اطلاعاتی جمع آوری می شود؟ این داده ها چه بینشی به ما می دهد ، و چگونه درک خود را از جهان ، از منابع امواج گرانشی گرفته تا نقش این امواج در شکل دادن به جهان درک خواهیم کرد؟
لیزا: ساده اما دقیق
لیزا ، که در کنار آنتن فضای لیزر تداخل*قرار دارد ، شامل سه فضاپیمای جداگانه است که در آرایش مثلثی و ثابت در اطراف خورشید می چرخد. لیزا “تداخل سنج” است. یعنی امواج گرانشی را از طریق فناوری لیزر بسیار پیشرفته مشخص می کند. این کار با اندازه گیری فاصله بین سه توده فلزی انجام می شود – مسافتی که توسط لیزرهای ۵ میلیون مایل (۸ میلیون کیلومتر) اندازه گیری می شود و هر بازوی مثلث لیزا حدود ۱.۶ میلیون مایل (۲.۵ میلیون کیلومتر) را شامل می شود.
لیزرها فقط بخشی از طراحی پیچیده لیزا هستند. آنها به عنوان معیار فاصله بین سه مکعب فلز عمل می کنند. این مکعب ها از آلیاژ طلای پلاتین ساخته شده اند تا اثر مغناطیسی خارجی بر روی آنها به حداقل برسد. هدف این است که لیزا را به همراه این مکعب ها در یک نیروی کاملاً خارجی حرکت دهیم و فقط امواج گرانشی و کشش های فضا بر روی آنها تأثیر می گذارد.
“ایده اصلی این است که این مکعب ها را در فضا قرار دهید ، و آنها هیچ نیروی خارجی را احساس نمی کنند ، فقط در فضا-زمان و غیره تجربه می کنند. سرانجام ، این دقیقاً کار سخت ماست.”
وی می افزاید: “شما باید فضاپیما را تنظیم کنید تا در این مکعب ها بمانید ، زیرا اگر فضاپیما بیرون برود و به مکعب ها برخورد کند ، همه چیز شکسته خواهد شد.”
کار فنی مورد نیاز برای این پروژه بسیار دقیق و پیچیده است. “چالش ما شبیه به تلاش برای شلیک لیزر از نیویورک به لس آنجلس است – اگر زمین صاف بود – و چشم یک میوه در حال حرکت مگس می کند. ، flas ، تغییر دهید!”
فورد گفت: “این چالش مهندسی واقعاً شگفت انگیز است و خوشبختانه تخصص من نیست.”
در این پروژه ، ناسا وظیفه طراحی بخش های مختلف تجهیزات لیزا مانند سیستم لیزر و تلسکوپ ها را بر عهده دارد.
چرا باید در فضا باشیم؟
رصدخانه امواج گرانشی با فرکانس آنها می توانند تشخیص دهند. رصدخانه های زمینی – مانند همکاری LIGO ، Virgo و Kagra – برای شناسایی فرکانس های بالا مناسب هستند ، که معمولاً مربوط به عملکردهای کوچکتر مانند سیاهچاله ها است. اما هنگامی که این اشیاء جرم بیشتری پیدا می کنند – به عنوان مثال ، بیش از ۲۰۰ برابر خورشید – فرکانس آنها در سطح سر و صدای مرتبط با سر و صدا قرار دارد.
فورد توضیح می دهد: “مرز روی زمین وجود دارد. سر و صدای زمین به حدی است که خود به مشکل اصلی تبدیل می شود.” “هیچ راه دیگری جز این نیست که برای حل این مشکل به فضا بروید.”
تجهیزات زمینی فقط می توانند طیف خاصی از امواج را شناسایی کنند. اینجاست که لیزا نقش اصلی خود را ایفا می کند و قادر به شناسایی امواج گرانشی با فرکانس پایین ، مانند ادغام سیاهچاله های بسیار بزرگ است.
تماشای امواج گرانشی و کشف اسرار کیهان
مشاهدات لیزا امکان مطالعه امواج گرانشی را که ناشی از ادغام سیاهچاله های عظیم و سایر پدیده های کیهانی است ، امکان پذیر می کند. این امواج اطلاعات اساسی در مورد چگونگی شکل گیری ستاره ها ، کهکشان ها و عناصر تشکیل دهنده جهان در اختیار ما قرار می دهند.
سیاهچاله ها علاوه بر تأثیر آنها بر تکامل کهکشان ها ، ممکن است در شکل گیری نوع و تعداد ستاره ها نیز نقش داشته باشند. آنها گاهی اوقات “نجس” را تغذیه می کنند و مواد بازیگر را به اطراف می اندازند که می تواند بر رفتار کیهان اطراف آنها تأثیر بگذارد.
به عنوان مثال ، مشاهدات اخیر از تلسکوپ فضایی جیمز وب از “نقاط کوچک قرمز” شواهدی از سیاهچاله های موجود در تاریخ اولیه جهان را کشف کرده است. چگونگی ایجاد این سیاهچاله ها در چنین مدت کوتاهی ، هنوز هم یک معمای عالی است که داده های لیزا به احتمال زیاد به روشن شدن کمک می کند.
لیزا همچنین فرصت های جدیدی را برای آزمایش نظریه هایی مانند نسبیت عام انیشتین فراهم می کند و به دقت بالای این پیش بینی ها می افزاید. این پروژه با ارائه داده های واقعی از جهان ، دیدگاه ما در مورد وجود و اسرار اساسی آن را روشن تر می کند.
در حالی که یک دهه تا زمان راه اندازی لیزا باقی مانده است ، دانشمندان در حال آماده سازی برای ورود به دوره جدیدی از کشف و جستجوی جهان با شبیه سازی داده ها هستند. لیزا گامی بزرگ برای درک عمیق تر از اسرار جهان است و می تواند برخی از مهمترین رازهای جهان را برای ما آشکار کند.
