Лазерный интерферометр Космическая антенна
Лазерная интерферометрическая космическая антенна ( LISA ) — это космический зонд, который предлагается для обнаружения и точного измерения гравитационных волн [2] — крошечных волн в ткани пространства -времени — от астрономических источников. [3] LISA станет первым специализированным космическим детектором гравитационных волн . Он направлен на измерение гравитационных волн напрямую с помощью лазерной интерферометрии . Концепция LISA представляет собой созвездие из трех космических аппаратов, расположенных в виде равностороннего треугольника со сторонами длиной 2,5 миллиона километров, летящих по гелиоцентрической орбите , подобной Земле.. Расстояние между спутниками точно контролируется для обнаружения проходящей гравитационной волны. [2]
Проект LISA начинался как совместная работа НАСА и Европейского космического агентства (ЕКА). Однако в 2011 году НАСА объявило, что не сможет продолжать партнерство LISA с Европейским космическим агентством [4] из-за ограничений финансирования. [5] Проект является признанным экспериментом CERN (RE8). [6] [7] Уменьшенная конструкция, первоначально известная как Новая обсерватория гравитационных волн ( НПО ), была предложена как один из трех крупных проектов в долгосрочных планах ЕКА . [8]В 2013 году ЕКА выбрало «Гравитационную Вселенную» в качестве темы для одного из своих трех крупных проектов в 2030-х годах [9] [10] , в соответствии с которым оно взяло на себя обязательство запустить космическую обсерваторию гравитационных волн.
В январе 2017 года LISA была предложена в качестве кандидата на миссию. [11] 20 июня 2017 года предложенная миссия получила цель очистки на 2030-е годы и была утверждена в качестве одной из основных исследовательских миссий ЕКА. [12] [13]
Миссия LISA предназначена для непосредственного наблюдения за гравитационными волнами , которые представляют собой искажения пространства -времени , распространяющиеся со скоростью света . Проходящие гравитационные волны попеременно немного сжимают и растягивают само пространство. Гравитационные волны вызваны энергетическими событиями во Вселенной и, в отличие от любого другого излучения , могут беспрепятственно проходить через промежуточную массу. Запуск LISA добавит новый смысл в восприятие Вселенной учеными и позволит им изучать явления, невидимые при обычном свете. [14] [15]
Потенциальными источниками сигналов являются слияние массивных черных дыр в центрах галактик , [16] массивные черные дыры [17] , вокруг которых вращаются небольшие компактные объекты , известные как спирали с экстремальным отношением масс , двойные системы компактных звезд в нашей Галактике [18] и, возможно, другие источники космологического происхождения, такие как очень ранняя фаза Большого взрыва , [19] и спекулятивные астрофизические объекты, такие как космические струны и доменные границы . [20]
Основная цель миссии LISA — обнаружение и измерение гравитационных волн, создаваемых компактными двойными системами и слияниями сверхмассивных черных дыр. LISA будет наблюдать за гравитационными волнами, измеряя дифференциальные изменения длины своих плеч с помощью лазерной интерферометрии. [21] Каждый из трех космических аппаратов LISA содержит два телескопа, два лазера и два испытательных груза (каждый представляет собой позолоченный куб из золота/платины диаметром 46 мм и весом примерно 2 кг), расположенных в двух оптических узлах, направленных на два других космических аппарата. . [11] Это формирует подобные Майкельсону интерферометры , каждый из которых сосредоточен на одном из космических аппаратов, с испытательными массами, определяющими концы плеч. [22]Вся конструкция, которая в десять раз больше орбиты Луны, будет размещена на солнечной орбите на том же расстоянии от Солнца, что и Земля, но отставая от Земли на 20 градусов, и с орбитальными плоскостями трех космических аппаратов. наклонен относительно эклиптики примерно на 0,33 градуса, в результате чего плоскость треугольного формирования космического корабля наклонена на 60 градусов от плоскости эклиптики. [21] Среднее линейное расстояние между образованием и Землей составит 50 миллионов километров. [23]
