Два миллиарда евро на обнаружение гравитационных волн и деформации пространства

Европейский телескоп Эйнштейна с его новой подземной треугольной конструкцией сможет стать обсерваторией гравитационных волн, не похожей ни на одну другую. © ULiège

Всего 5 лет назад физики открыли новое окно во Вселенную, когда они впервые обнаружили гравитационные волны, рябь в самом космосе, возникающую при столкновении массивных черных дыр или нейтронных звезд. По мере того, как происходят новые открытия, исследователи уже планируют более крупные и чувствительные детекторы.

План европейских ученых построить огромную новую обсерваторию гравитационных волн с особым дизайном получил поддержку Европейского стратегического форума по исследовательским инфраструктурам (ESFRI), который консультирует европейские правительства по приоритетным исследованиям. Телескоп Эйнштейна добавлен в дорожную карту крупных научных исследований, обеспечивающих прогресс. Разработчики надеются, что этот шаг даст им политическое подтверждение, необходимое для превращения идеи телескопа Эйнштейна в реальный проект.

Это не обещание какого-либо финансирования, но демонстрирует явное намерение добиться этого. Это больше похоже на политическое обязательство.

Детекторы гравитационных волн улавливают крошечные мимолетные колебания в самом космосе, когда массивные астрофизические объекты, такие как черные дыры, вращаются и сталкиваются. За последние 5 лет ученые обнаружили десятки сливающихся пар черных дыр, призрачных сверхсильных гравитационных полей, оставшихся после коллапса массивных звезд.

Чтобы уловить гравитационные волны, физики используют гигантские L-образные оптические устройства, называемые интерферометрами. Они используют лазерный свет для сравнения длины плеча интерферометра с высокой точностью и ищут доказательства того, что пространство растягивается больше в одном направлении, чем в другом.

Детекторы гравитационных волн - это L-образные инструменты, называемые интерферометрами. Лазерный свет отражается между зеркалами, подвешенными на обоих концах каждого плеча, и встречается на изгибе L. Там свет сливается способом, который зависит от относительной длины плеч. Наблюдая за этой интерференцией, физики могут обнаружить проходящую гравитационную волну, которая заставляет плечи изменяться в разной степени. Чтобы подавить другие колебания, интерферометр должен быть помещен в вакуумную камеру, а тяжелые зеркала подвешены к сложной подвесной системе. А чтобы обнаружить крошечное растяжение пространства, плечи интерферометра должны быть длинными. Несмотря на значительные размеры детекторов, гравитационная волна изменяет относительную длину их плеч меньше, чем ширина протона C. BICKEL/SCIENCE.

В Соединенных Штатах LIGO состоит из двойных интерферометров в штатах Луизиана и Вашингтон, длина плеч каждого из них составляет 4 километра. В Италии у европейского детектора Virgo длина плеч 3 километра.

Но ученым нужны еще большие и более чувствительные интерферометры. LIGO и Virgo могут почувствовать слияние черных дыр на расстоянии более 10 миллиардов световых лет от нас. Но если бы у ученых были детекторы в 10 раз более чувствительные, они могли бы обнаруживать слияния черных дыр на всем протяжении наблюдаемой Вселенной, на расстоянии 45 миллиардов световых лет. Для достижения такой чувствительности телескоп должен состоять из одного или нескольких L-образных интерферометров с 40-километровыми плечами. Оригинальность телескопа Эйнштейна заключается в том, что он будет представлять собой подземный равносторонний треугольник, вмещающий в общей сложности шесть V-образных интерферометров (по два в каждом углу) с 10-километровыми плечами.

Физики в США и Европе надеются создать детекторы к середине 2030-х годов. Включение в дорожную карту ESFRI - первый ключевой шаг к реализации телескопа Эйнштейна.