Fale grawitacyjne powstają między innymi w wyniku zderzeń dwóch masywnych obiektów, takich jak czarne dziury czy gwiazdy neutronowe. Te zdarzenia mają jednak miejsce miliony lat świetlnych od Ziemi. Zatem, będące ich następstwem fale grawitacyjne docierają do nas, gdy zniekształcają czasoprzestrzeń w doprawdy nikłym stopniu.
Problem wykrywania fal grawitacyjnych z Ziemi
W związku z powyższym urządzenia budowane w celu wykrywania fal grawitacyjnych, takie jak LIGO i Virgo, muszą być niesamowicie czułe. Na jakiej zasadzie LIGO i Virgo działają? Maszyny te wysyłają laserowe sygnały w głąb 4-kilometrowych tuneli, w stronę odpowiednio ustawionych luster, a następnie mierzą, w jaki sposób ich światło odbijane jest do sensorów. Gdy pojawia się fala grawitacyjna, promień lasera drga. Naukowcy są w stanie wyciągnąć z tego zjawiska zaskakująco dużo informacji.
Niestety, Ziemia jest dość tłocznym miejscem. Mimo że LIGO i Virgo umieszczone są głęboko pod ziemią, te wciąż są narażone na hałas i wibracje z otaczającego je środowiska. Zatem, nie są one w stanie nieustannie pracować w spokoju. Zdaniem dwójki naukowców – Karana Janiego z Uniwersytetu Vanderbilta oraz Aviego Loeba z Uniwersytetu Harvarda – znacznie lepszym miejscem na umieszczenie detektora fal grawitacyjnych byłby Księżyc. Dlatego badacze proponują, by taką placówkę na jedynym naturalnym satelicie Ziemi faktycznie zbudować.
GLOC, czyli detektor fal grawitacyjnych na Księżycu
GLOC (Gravitational-wave Lunar Observatory for Cosmology), bo tak miałby nazywać się księżycowy detektor fal grawitacyjnych, mógłby cieszyć się niemal całkowitym brakiem zakłóceń. Póki co na Księżycu nie ma ludzkiej aktywności, na nawet jeśli w końcu zaczną trafiać tam misje załogowe, badacze mają pewność, że nie będzie problemem umieszczenie placówki z dala od wszelkiego zgiełku.
Na Księżycu detektor fal grawitacyjnych miałby do czynienia z mniejszą liczbą zakłóceń nie tylko ze strony ludzi, ale i ze strony zakłóceń. Jak wiadomo, Księżyc nie jest obiektem aktywnym wulkanicznie ani tektonicznie, a jakiekolwiek wstrząsy pojawiające się na jego powierzchni są słabe i mają miejsce znacznie rzadziej niż trzęsienia Ziemi.
Jak wyjaśniają naukowcy, w związku z tym wszystkim GLOC byłby detektorem znacznie czulszym niż jakikolwiek detektor umieszczony na Ziemi. Mógłby on nawet wykrywać fale grawitacyjne pochodzące z 70% obserwowalnego Wszechświata. W tej chwili możemy sobie tylko wyobrażać, czego dowiedzieliśmy by się za jego sprawą o zjawiskach zachodzących w kosmosie.
„Księżyc stanowi idealną lokalizację dla ostatecznego detektora fal grawitacyjnych, ponieważ brakuje mu atmosfery i zauważalnego sejsmicznego szumu, który w przypadku interferometrów laserowych na Ziemi musimy łagodzić ogromnym kosztem.”, powiedział Loeb. „Obserwatorium księżycowe zapewniłoby bezprecedensową czułość w odkrywaniu źródeł [fal grawitacyjnych], których się nie spodziewamy, a które mogłyby dostarczyć nam wiedzy o nieznanych dotąd fizycznych zjawiskach.”
Rzecz jasna, budowa detektora fal grawitacyjnych na Księżycu nie byłaby przedsięwzięciem łatwym ani tanim. Wygląda jednak na to, że naprawdę warto się tego przedsięwzięcia podjąć. Mam zatem nadzieję, że prędzej czy później zostanie ono zrealizowane.
Źródło: Uniwersytet Vanderbilta, fot. tyt. Karan Jani