Czy Księżyc to odpowiednie miejsce na nowe obserwatorium do wykrywania fal grawitacyjnych? Wraz z tym pojawiło się pytanie Grupa poszukiwawcza Wśród ponad 80 osób, które opracowały antenę księżycowej fali grawitacyjnej (LGWA).

Ponieważ Ziemia jest aktywna sejsmicznie, a jej atmosfera jest hałaśliwa, z naszej planety można wykryć tylko określony zakres fal grawitacyjnych.

Odpowiednio planowane są obserwatoria kosmiczne, takie jak projekt LISA z Instytutu Fizyki Grawitacyjnej Maxa Plancka.

Sejsmiczna cisza na Księżycu

Księżyc jest również aktywny sejsmicznie, ale ogranicza się to do sił pływowych i uderzeń małych meteorytów. Większość aktywności sejsmicznej na Księżycu jest znacznie słabsza i głębsza niż na Ziemi. Dlatego też autorzy badania mówią także o „Cisza sejsmiczna”.

Obserwatorium Fal Grawitacyjnych (GWO) na Księżycu wypełniłoby lukę w zasięgu częstotliwości. „Biorąc pod uwagę wielkość Księżyca i spodziewany hałas generowany przez tło sejsmiczne Księżyca, LGWA będzie w stanie obserwować GW w zakresie od 1 MHz do 1 Hz”.Badanie mówi.

„Dzięki temu LGWA stanie się brakującym ogniwem między detektorami kosmicznymi, takimi jak LISA, o maksymalnej czułości około kilku miliherców, a proponowanymi przyszłymi detektorami naziemnymi, takimi jak Teleskop Einsteina czy Cosmic Explorer”.

Budowa anteny księżycowej fali grawitacyjnej

Jeśli zostanie zbudowany, LGWA będzie składać się z układu czterech detektorów. Na Ziemi detektory te musiałyby być chłodzone – ponieważ w trwale zacienionych obszarach Księżyca (PSR) panują już ekstremalnie niskie temperatury, ten aspekt nie jest już konieczny.

W połączeniu z teleskopami obserwującymi całe widmo elektromagnetyczne oraz detektorami neutrin i promieni kosmicznych (astronomia wielościeżkowa) zespół badawczy ma nadzieję, że eksperci będą mogli lepiej zrozumieć różne zdarzenia kosmiczne.

Co może wykryć antena księżycowej fali grawitacyjnej?

Mówi się, że LGWA ma pewne unikalne możliwości wykrywania kosmicznych eksplozji. „Tylko LGWA może monitorować zdarzenia astrofizyczne z udziałem białych karłów (WD), takie jak zaburzenia pływowe (TDE) i SNe Ia”. – Czyli supernowe typu Ia – jak wynika z badania.

Ponadto LGWA może wykryć łączenie się kompaktowych gwiazd podwójnych, w tym gwiazd neutronowych, na tygodnie, a nawet miesiące przed faktycznym wydarzeniem.

Co więcej, LGWA będzie w stanie wykryć czarne dziury o masie pośredniej (IMBH) we wczesnym Wszechświecie. IMBH odegrały rolę w powstawaniu współczesnych supermasywnych czarnych dziur (SMBH) w centrach galaktyk. Ale za pomocą tego detektora można także głębiej badać wnętrze Księżyca.

Misja LGWA wciąż się rozwija. Zanim będzie można go wdrożyć, pole musi wiedzieć więcej o tym, gdzie go umieścić.

Uczyć się

Badanie opublikowano 14 kwietnia 2024 roku na serwerze preprintów arXiv: Antena księżycowej fali grawitacyjnej: badania misji i stan nauki (Antena księżycowej fali grawitacyjnej: badania misji i przypadek naukowy).