ESA heeft de bouw van het Space Gravitational-Wave Observatory LISA goedgekeurd

Europese Ruimtevaartorganisatie en NASA gaf groen licht voor het Laser Interferometer Space Antenna (LISA)-project - een gigantische kosmische zwaartekrachtgolfdetector ontworpen om pulsaties in de ruimte-tijd te detecteren die worden veroorzaakt door de botsing van enorme zwarte gaten in de centra van sterrenstelsels met andere massieve objecten.

De detector zal bestaan ​​uit drie ruimtevaartuigen die 2,5 miljoen km uit elkaar zweven en een driehoek van laserlicht vormen die vervormingen in de ruimte kunnen detecteren die worden veroorzaakt door gewelddadige heelalverbrijzelende botsingen van neutronensterren en zwarte gaten.

De interferometer werkt volgens dezelfde principes als het bestaande LIGO-experiment (Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory) op de grond, dat in 2015 voor het eerst zwaartekrachtgolven detecteerde. Maar door LISA tot een miljoen keer op te schalen, kan het zwaartekrachtsgolven met een lagere frequentie detecteren, waardoor kosmische catastrofes aan het licht komen die momenteel buiten het bereik van LIGO liggen.

“Met behulp van laserstralen op afstanden van enkele kilometers kunnen instrumenten op de grond zwaartekrachtgolven detecteren die afkomstig zijn van gebeurtenissen waarbij objecten van stellaire omvang betrokken zijn – zoals supernova-explosies of samensmeltingen van superdichte sterren en zwarte gaten met stellaire massa. Om de grenzen van het zwaartekrachtonderzoek te verleggen, moeten we de ruimte in”, zegt Nora Lützgendorf, hoofdwetenschapper van LISA. “Dankzij de enorme afstand die we tijdens de vlucht hebben afgelegd, konden we de grenzen van de zwaartekracht verleggen. "Dankzij de enorme afstand die de lasersignalen van LISA afleggen en de opmerkelijke stabiliteit van haar instrumenten, zullen we zwaartekrachtsgolven met lagere frequenties onderzoeken dan mogelijk is op aarde, waardoor gebeurtenissen op een andere schaal onthuld zullen worden, tot het aanbreken van de tijd."

Zwaartekrachtgolven zijn schokgolven die optreden in de ruimte-tijd wanneer twee extreem dichte objecten met elkaar botsen, zoals neutronensterren of zwarte gaten.

De LIGO-detector detecteert zwaartekrachtgolven door de kleine vervormingen in het weefsel van de ruimtetijd op te pikken die deze golven veroorzaken wanneer ze door de aarde gaan. De L-vormige detector heeft twee armen met daarin twee identieke laserstralen, elk 4 km lang.

Wanneer een zwaartekrachtgolf onze kosmische kusten raakt, trekt een laser in de ene arm van de LIGO-detector samen en zet uit in de andere, waardoor wetenschappers worden gewaarschuwd voor de aanwezigheid van de golf. Maar de kleine omvang van deze vervorming (vaak een paar duizendsten van een proton of neutron groot) betekent dat detectoren ongelooflijk gevoelig moeten zijn – en hoe langer deze detectoren zijn, hoe gevoeliger ze worden.

De constellatie van drie LISA-ruimtevaartuigen, die in 2025 met de bouw zal beginnen, zal drie goud-platina kubussen bevatten ter grootte van een Rubiks kubus die laserstralen naar elkaars telescopen op miljoenen kilometers afstand zullen schieten.

Terwijl de satellieten de aarde volgen in haar baan rond de zon, zullen alle kleine verstoringen in de padlengte tussen hen door LISA worden geregistreerd en teruggestuurd naar de wetenschappers. Onderzoekers zullen dan de precieze veranderingen in elke bundel kunnen gebruiken om te trianguleren om te bepalen waar de zwaartekrachtverstoringen vandaan komen en optische telescopen daarop kunnen richten voor verder onderzoek.

Omdat zwaartekrachtpulsaties worden gegenereerd nog voordat superzware astronomische objecten met elkaar in botsing komen, zal LISA wetenschappers een vroege waarschuwing geven enkele maanden voordat de botsing zichtbaar wordt voor optische telescopen.

De ongekende gevoeligheid van de detector zal ook inzicht bieden in de zwakste pulsaties die voortkomen uit kosmische dageraadgebeurtenissen – de bloedige nasleep van de oerknal – en enkele van de grootste en meest prangende vragen van de kosmologie beantwoorden.

De telescoop, gemaakt als onderdeel van een samenwerking tussen ESA, NASA en internationale wetenschappers, zal in 3 aan boord van de Ariane 2035-raket de lucht in worden getild.

Lees ook:

• Hassell en ESA hebben een innovatief basisconcept voor het maanoppervlak getoond
• ESA's Ariane 6 draagraket heeft een kritische motortest doorstaan