NASA werkt samen aan een door Europa geleid zwaartekrachtsgolfobservatorium in de ruimte

By | January 28, 2024

Dit artikel is beoordeeld in overeenstemming met het redactionele proces en de richtlijnen van Science X. De redactie heeft de volgende kenmerken benadrukt en tegelijkertijd de geloofwaardigheid van de inhoud gewaarborgd:

op feiten gecontroleerd

betrouwbare bron

Proeflezen


De LISA-missie (Laser Interferometer Space Antenna), geleid door ESA (European Space Agency) met bijdragen van NASA, zal zwaartekrachtsgolven in de ruimte detecteren met behulp van drie ruimtevaartuigen die meer dan een miljoen kilometer uit elkaar liggen en in een driehoekige formatie vliegen. Lasers die tussen de satellieten worden afgevuurd, zoals weergegeven in het concept van deze kunstenaar, zullen meten hoe zwaartekrachtsgolven hun relatieve afstanden veranderen. Fotocredit: AEI/MM/Exozet

× dichtbij


De LISA-missie (Laser Interferometer Space Antenna), geleid door ESA (European Space Agency) met bijdragen van NASA, zal zwaartekrachtsgolven in de ruimte detecteren met behulp van drie ruimtevaartuigen die meer dan een miljoen kilometer uit elkaar liggen en in een driehoekige formatie vliegen. Lasers die tussen de satellieten worden afgevuurd, zoals weergegeven in het concept van deze kunstenaar, zullen meten hoe zwaartekrachtsgolven hun relatieve afstanden veranderen. Fotocredit: AEI/MM/Exozet

Het eerste in de ruimte gestationeerde observatorium dat zwaartekrachtgolven detecteert, heeft een uitgebreide beoordeling ondergaan en zal beginnen met het bouwen van vluchthardware. Op 25 januari kondigde ESA (European Space Agency) de officiële toevoeging aan van LISA, de Laser Interferometer Space Antenna, aan zijn missieprogramma. De lancering is gepland voor midden 2030. ESA leidt de missie, NASA treedt op als samenwerkingspartner.

“In 2015 opende het op de grond gebaseerde LIGO-observatorium het venster op zwaartekrachtgolven, verstoringen die door de ruimtetijd, het weefsel van ons universum, razen”, zegt Mark Clampin, directeur van de Astrophysics Division op het NASA-hoofdkwartier in Washington. “LISA zal ons een panoramisch beeld geven en ons in staat stellen een breed scala aan bronnen te observeren, zowel binnen onze Melkweg als ver, ver daarbuiten. We zijn er trots op deel uit te maken van deze internationale inspanning om nieuwe manieren te openen om de mysteries van de Melkweg te verkennen.”

NASA zal verschillende belangrijke componenten van het LISA-instrumentenpakket leveren, evenals wetenschappelijke en technische ondersteuning. De bijdragen van NASA omvatten lasers, telescopen en apparaten om interferentie door elektromagnetische ladingen te verminderen. LISA gaat deze apparatuur gebruiken om afstandsveranderingen, veroorzaakt door zwaartekrachtsgolven, over miljoenen kilometers in de ruimte nauwkeurig te meten. ESA zal het ruimtevaartuig leveren en toezicht houden op het internationale team tijdens de ontwikkeling en uitvoering van de missie.

Zwaartekrachtsgolven werden meer dan een eeuw geleden voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. Ze ontstaan ​​door de versnelling van massa’s, bijvoorbeeld door een paar in een baan rond de aarde draaiende zwarte gaten. Terwijl deze golven orbitale energie verwijderen, neemt de afstand tussen de objecten geleidelijk af over miljoenen jaren en uiteindelijk versmelten ze.


De LISA-missie zal de observatie mogelijk maken van zwaartekrachtsgolven die worden gegenereerd door de samensmelting van superzware zwarte gaten, hier in een computersimulatie. De meeste grote sterrenstelsels bevatten centrale zwarte gaten die miljoenen keren zoveel wegen als onze zon. Wanneer deze sterrenstelsels botsen, botsen uiteindelijk hun zwarte gaten. Download video met hoge resolutie van NASA’s Scientific Visualization Studio. Fotocredit: NASA Goddard Space Flight Center/Scott Noble; Simulatiegegevens, d’Ascoli et al. 2018

Deze rimpelingen in het weefsel van de ruimte bleven onopgemerkt tot 2015, toen LIGO, het door de Amerikaanse National Science Foundation gefinancierde Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, zwaartekrachtsgolven mat die voortkwamen uit de samensmelting van twee zwarte gaten. Deze ontdekking stimuleerde een nieuw wetenschapsgebied genaamd ‘multisensor-astronomie’, waarin zwaartekrachtsgolven in combinatie met de andere kosmische ‘boodschappers’ – licht en deeltjes – konden worden gebruikt om het universum op nieuwe manieren te observeren.

LIGO heeft sindsdien, samen met andere faciliteiten op de grond, tientallen extra samensmeltingen van zwarte gaten waargenomen, evenals samensmeltingen van neutronensterren en neutronenster-zwart-gat-systemen. Tot nu toe zijn de door zwaartekrachtsgolven ontdekte zwarte gaten relatief klein geweest, met een massa die tien tot misschien wel honderd keer zo groot is als die van onze zon. Maar wetenschappers geloven dat het samensmelten van veel massievere zwarte gaten gebruikelijk was toen het universum nog jong was, en dat alleen een in de ruimte gestationeerd observatorium kon reageren op de zwaartekrachtsgolven die ze uitstralen.

“LISA is ontworpen om laagfrequente zwaartekrachtgolven te detecteren die instrumenten op aarde niet kunnen detecteren”, zegt Ira Thorpe, NASA-onderzoekswetenschapper voor de missie in het Goddard Space Flight Center van het agentschap in Greenbelt, Maryland. “Deze bronnen omvatten tienduizenden kleine dubbelstersystemen in ons eigen sterrenstelsel, maar ook enorme zwarte gaten die samensmelten als sterrenstelsels in het vroege heelal botsen.”


Zwaartekrachtsgolven van een gesimuleerde populatie van compacte dubbelstersystemen in onze Melkweg werden gebruikt om deze synthetische kaart van de hele hemel te maken. Dergelijke systemen bevatten witte dwergen, neutronensterren of zwarte gaten in nauwe banen. Kaarten als deze met echte gegevens zullen mogelijk zijn zodra de LISA-missie in het komende decennium actief wordt. Het centrum van onze Melkweg ligt in het midden van dit zicht op de volle hemel, terwijl het galactische vlak zich door het midden uitstrekt. Helderdere vlekken duiden op bronnen met sterkere zwaartekrachtsignalen, lichtere kleuren duiden op bronnen met hogere frequenties. Grotere gekleurde vlekken geven bronnen aan waarvan de locatie minder bekend is. Fotocredit: NASA Goddard Space Flight Center

× dichtbij


Zwaartekrachtsgolven van een gesimuleerde populatie van compacte dubbelstersystemen in onze Melkweg werden gebruikt om deze synthetische kaart van de hele hemel te maken. Dergelijke systemen bevatten witte dwergen, neutronensterren of zwarte gaten in nauwe banen. Kaarten als deze met echte gegevens zullen mogelijk zijn zodra de LISA-missie in het komende decennium actief wordt. Het centrum van onze Melkweg ligt in het midden van dit zicht op de volle hemel, terwijl het galactische vlak zich door het midden uitstrekt. Helderdere vlekken duiden op bronnen met sterkere zwaartekrachtsignalen, lichtere kleuren duiden op bronnen met hogere frequenties. Grotere gekleurde vlekken geven bronnen aan waarvan de locatie minder bekend is. Fotocredit: NASA Goddard Space Flight Center

LISA zal bestaan ​​uit drie ruimtevaartuigen die in een gigantische driehoekige formatie vliegen en de aarde volgen terwijl deze om de zon draait. Elke arm van de driehoek strekt zich uit over 2,5 miljoen kilometer. Het ruimtevaartuig zal interne testmassa’s volgen die alleen door de zwaartekracht worden beïnvloed. Tegelijkertijd vuren ze continu lasers af om hun afstanden te meten tot een gebied dat kleiner is dan de grootte van een heliumatoom. Zwaartekrachtgolven uit bronnen in het hele universum veroorzaken oscillaties in de lengte van de driehoeksarmen, en LISA zal deze veranderingen detecteren.

De onderliggende meettechnologie werd met succes gedemonstreerd in de ruimte met ESA’s LISA Pathfinder-missie, die liep tussen 2015 en 2017 en waarbij ook NASA betrokken was. Het ruimtevaartuig demonstreerde de uitstekende controle en nauwkeurige lasermetingen die nodig zijn voor LISA.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *