Η ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων από το πείραμα LIGO το 2015 έστειλε κυματισμούς στην επιστημονική κοινότητα. Αρχικά προβλεπόμενη από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, η επιβεβαίωση αυτών των κυμάτων (και δύο επακόλουθες ανιχνεύσεις) έλυσε ένα μακρόχρονο κοσμολογικό μυστήριο. Εκτός από την κάμψη του ιστού του χωροχρόνου, είναι πλέον γνωστό ότι η βαρύτητα μπορεί επίσης να δημιουργήσει διαταραχές που μπορούν να ανιχνευθούν δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Επιδιώκοντας να αξιοποιήσει αυτές τις ανακαλύψεις και να πραγματοποιήσει νέα και συναρπαστική έρευνα σχετικά με τα βαρυτικά κύματα, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) πρόσφατα άναψε την αποστολή Laser Interferometer Space Antenna (LISA). Αποτελούμενο από τρεις δορυφόρους που θα μετρήσουν τα βαρυτικά κύματα απευθείας μέσω της συμβολομετρίας λέιζερ, αυτή η αποστολή θα είναι ο πρώτος διαστημικός ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων.
Η απόφαση αυτή ανακοινώθηκε χθες (Τρίτη, 20 Ιουνίου) κατά τη διάρκεια συνεδρίασης της Επιτροπής Επιστημονικού Προγράμματος (SPC) της ESA. Η υλοποίησή του είναι μέρος του σχεδίου Cosmic Vision της ESA - του τρέχοντος κύκλου του μακροπρόθεσμου προγραμματισμού για αποστολές επιστήμης του διαστήματος - που ξεκίνησε το 2015 και θα διαρκέσει μέχρι το 2025. Είναι επίσης σύμφωνο με την επιθυμία της ESA να μελετήσει το « αόρατο σύμπαν », μια πολιτική που υιοθετήθηκε το 2013.
Για να επιτευχθεί αυτό, οι τρεις δορυφόροι που αποτελούν τον αστερισμό LISA θα αναπτυχθούν σε τροχιά γύρω από τη Γη. Μόλις φτάσουν εκεί, θα υποθέσουν έναν τριγωνικό σχηματισμό - σε απόσταση 2,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων (1,55 εκατομμύρια μίλια) - και θα ακολουθήσουν την τροχιά της Γης γύρω από τον Ήλιο. Εδώ, απομονωμένοι από όλες τις εξωτερικές επιρροές αλλά από τη βαρύτητα της Γης, στη συνέχεια θα συνδεθούν μεταξύ τους με λέιζερ και θα αρχίσουν να αναζητούν λεπτές διαταραχές στον ιστό του χωροχρόνου.
Όπως και το πώς λειτουργεί το πείραμα LIGO και άλλοι ανιχνευτές κύματος βαρύτητας, η αποστολή LISA θα βασιστεί στην ενδομετρία λέιζερ. Αυτή η διαδικασία αποτελείται από μια δέσμη ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας (στην περίπτωση αυτή, ένα λέιζερ) που χωρίζεται σε δύο και στη συνέχεια ανασυνδυάζεται για να αναζητήσει μοτίβα παρεμβολών. Στην περίπτωση της LISA, δύο δορυφόροι παίζουν το ρόλο των ανακλαστήρων, ενώ ο υπόλοιπος είναι η πηγή των λέιζερ και ο παρατηρητής της δέσμης λέιζερ.
Όταν ένα βαρυτικό κύμα διέρχεται από το τρίγωνο που καθορίζεται από τους τρεις δορυφόρους, τα μήκη των δύο ακτίνων λέιζερ θα ποικίλλουν λόγω των διαστημικών-παραμορφώσεων που προκαλούνται από το κύμα. Συγκρίνοντας τη συχνότητα δέσμης λέιζερ στη δέσμη επιστροφής με τη συχνότητα της απεσταλμένης δέσμης, το LISA θα μπορεί να μετρήσει το επίπεδο παραμόρφωσης.
Αυτές οι μετρήσεις θα πρέπει να είναι εξαιρετικά ακριβείς, δεδομένου ότι οι παραμορφώσεις που αναζητούν επηρεάζουν τον ιστό του χωροχρόνου στο ελάχιστο επίπεδο - μερικά εκατοστά του ενός εκατομμυρίου του μέτρου σε απόσταση εκατομμυρίου χιλιομέτρων. Ευτυχώς, η τεχνολογία για την ανίχνευση αυτών των κυμάτων έχει ήδη δοκιμαστεί από την αποστολή LISA Pathfinder, η οποία αναπτύχθηκε το 2015 και θα ολοκληρώσει την αποστολή της στο τέλος του μήνα.
Τις επόμενες εβδομάδες και μήνες, η ESA θα εξετάσει το σχεδιασμό της αποστολής LISA και θα ολοκληρώσει μια εκτίμηση κόστους. Εάν όλα πάνε όπως είχε προγραμματιστεί, η αποστολή θα προταθεί για «υιοθέτηση» πριν ξεκινήσει η κατασκευή και αναμένεται να ξεκινήσει έως το 2034. Στην ίδια συνάντηση, η ESA υιοθέτησε επίσης μια άλλη σημαντική αποστολή που θα αναζητήσει εξωπλανήτες τα επόμενα χρόνια .
Αυτή η αποστολή είναι γνωστή ως PLAnetary Transits και ταλαντώσεις των αστεριών, ή PLATO, αποστολή. Όπως και ο Kepler, αυτή η αποστολή θα παρακολουθεί τα αστέρια σε μεγάλα τμήματα του ουρανού για να αναζητήσει μικρές πτώσεις στη φωτεινότητά τους, οι οποίες προκαλούνται από πλανήτες που περνούν μεταξύ του αστεριού και του παρατηρητή (δηλαδή τη μέθοδο διέλευσης). Αρχικά επιλέχτηκε τον Φεβρουάριο του 2014, αυτή η αποστολή μετακινείται από τη φάση του σχεδίου σε κατασκευή και θα ξεκινήσει το 2026.
Είναι μια συναρπαστική στιγμή για τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος. Τα τελευταία χρόνια, έχει δεσμευτεί σε πολλές προσπάθειες με την ελπίδα να διατηρήσει τη δέσμευση της Ευρώπης και τη συνεχιζόμενη παρουσία στο διάστημα. Σε αυτά περιλαμβάνονται η μελέτη του «αόρατου σύμπαντος», η αποστολή αποστολών στη Σελήνη και τον Άρη, η διατήρηση της δέσμευσης για τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, και ακόμη και η κατασκευή ενός διαδόχου του ISS στη Σελήνη!
