Egy nemrég megjelent tanulmány szerint a Föld és a Hold közötti távolság változásait, amelyeket legfeljebb 1 centiméteres pontossággal mérhetünk meg, gravitációshullám-detektorként használhatjuk abban a frekvenciatartományban, amelyet a jelenlegi eszközeink nem képesek érzékelni. A kutatás, amely a korai Világegyetemből származó jelek észleléséhez nyithatja meg az utat számunkra, a Physical Review Letters című szaklapban látott napvilágot.

Az Albert Einstein által a 20. században előre jelzett és 2015-ben első alkalommal detektált gravitációs hullámok a Világegyetem legerőszakosabb folyamatainak hírvivői. A gravitációshullám-detektorok különböző frekvenciasávokat vizsgálnak át nagyjából ahhoz hasonlóan, mint amikor a rádiót egy új adóra tekerjük. De vannak olyan frekvenciák, amelyeket a jelenlegi eszközeinkkel lehetetlen lefedni, és amelyek a kozmosz megértéséhez fontos információkat hordozhatnak. Ennek sajátos példáját láthatjuk a mikrohertzes frekvenciájú hullámokban, amelyek Világegyetemünk hajnalán keletkezhettek, és a ma elérhető legfejlettebb technológia számára is gyakorlatilag láthatatlanok.

Nemrég megjelent tanulmányukban Diego Blas (UAB) és Alexander Jenkins (UCL) rámutatnak arra, hogy közvetlen környezetünkben van egy természetes gravitációshullám-detektor: a Föld–Hold rendszer. A rendszert folyamatosan elérő gravitációs hullámok apró változásokat idéznek elő a Hold pályájában. Bár ezek a változások tényleg kicsik, a kutatók szerint kihasználhatjuk, hogy a Hold helyzete 1 centiméteres pontossággal meghatározható a különböző obszervatóriumokból küldött lézersugarak használatával. Ezek visszaverődnek azokon a tükrökön, amelyeket a Hold felszínén az Apollo-küldetések során hagytak. Ez a rendkívüli pontosság lehetővé teszi az ősi gravitációs hullámok által okozott legkisebb zavarok észlelését is. A Hold keringési ideje hozzávetőlegesen 28 nap, ami a kutatókat érdeklő mikrohertzes frekvenciatartományban különösen releváns érzékenységet jelent.

A kutatók szerint a Világegyetem más kettős rendszerei által szolgáltatott információk is használhatók gravitációshullám-detektorként. A galaxisban számos helyen megtalálható kettőspulzárok esetében a pulzár által kibocsátott sugárnyaláb segítségével rendkívüli pontossággal határozhatjuk meg a rendszer tagjainak pályáját. A kutatók arra jutottak, hogy ezeket a kettőscsillagokat is nagy eséllyel használhatjuk gravitációs hullámok érzékelésére.

Ezekkel a „természetes detektorokkal” a kutatók szerint a mikrohertzes frekvenciatartományban vizsgálhatjuk a Világegyetem távoli részéből érkező gravitációs hullámokat. Különösen azokat, amelyek a korai Univerzum nagy energiájú fázisában előforduló átmeneti állapotok idéztek elő.

„Az a legérdekesebb talán, hogy ez a módszer kiegészítheti a jövőbeni ESA/NASA küldetések munkáját, mint amilyen a LISA lesz, valamint az SKA (Square Kilometer Array) projektben résztvevő obszervatóriumok tevékenységét is. Így lefedhetjük a gravitációs hullámok szinte teljes skáláját a nanohertzes (SKA) frekvenciatartománytól a centihertzes (LIGO/VIRGO) tartományig. Ez a lefedettség létfontosságú ahhoz, hogy pontos képet kapjunk a Világegyetem fejlődéséről és az szerkezetéről.” – magyarázza Diego Blas. „A mikrohertzes frekvenciatartomány lefedése olyan kihívás, amelyet most már új detektorok építése és csupán az ismert rendszerek pályájának megfigyelése nélkül is megvalósíthatunk. Ez a kapcsolat az Univerzum alapvető elemei és a még hétköznapibb objektumok között különösen lenyűgöző. Ez vezethet végül a valaha látott legrégebbi jelek észleléséhez, és így megváltoztathatja azt, amit a kozmoszról tudunk.” – mondja.

A Physical Review Letters című szaklapban megjelent tanulmány az arXiv preprint portálon érhető el.

Forrás: ScienceDaily