Для исследования гравитационных волн эффективнее размещать их детекторы на Луне
Ученые, занимающиеся созданием детекторов гравитационных волн, регулярно сталкиваются с целым рядом технических проблем, одна из которых — постоянный фоновый шум, производимый нашей планетой. Однако все эти трудности можно было бы легко преодолеть в других условиях — например, на Луне. Так, по крайней мере, считает доцент Научного института Гран Сассо в Италии Ян Хармс, предложивший построить на спутнике Земли гравитационно-волновую обсерваторию.
Гравитационные волны представляют собой небольшие колебания ткани Вселенной, вызванные столкновением сверхмассивных объектов, которые движутся с переменным ускорением, растягивая и сжимая пространство. Речь может идти о черных дырах, нейтронных звездах и других объектах, возникших в результате гибели гигантских звезд.
Эти слабые космические сигналы, впервые обнаруженные в 2015 году, могут быть зафиксированы такими детекторами, как лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO в США или франко-итальянский детектор гравитационных волн Virgo. Однако с помощью этих устройств удается улавливать лишь самые мощные столкновения, произошедшие в пределах семи миллиардов световых лет от Земли.
Поэтому исследователи со всего мира занимаются разработкой более чувствительных приборов, способных обнаруживать самые отдаленные гравитационные волны, а также те, которые вызваны столкновениями между менее массивными объектами (например, белыми карликами) и более легкими нейтронными звездами. Но есть одна проблема — это фоновый шум, производимый Землей и препятствующий улавливанию слабой ряби Вселенной.
Впрочем, профессор Ян Хармс полагает, что эту проблему можно было бы решить, установив детектор гравитационных волн на Луне. По его мнению, чтобы обеспечить высокую чувствительность, приборы должны быть лучше защищены от сейсмического шума и постоянного гула нашей планеты.
«Мы знаем, что Луна в сейсмическом отношении чрезвычайно спокойна, прежде всего, из-за отсутствия океанов и атмосферы, но также и потому, что лунные толчки происходят реже и слабее по сравнению с землетрясениями», — рассуждает ученый.
По его мнению, гравитационно-волновые детекторы нового поколения необходимо охладить до чрезвычайно низких температур, близких к абсолютному нулю (эквивалентно минус 273,15 градуса по Цельсию), при которых атомы перестают двигаться. И наиболее подходящим местом для этого профессор видит постоянно затененные кратеры Луны.
Внутри этих углублений температура чрезвычайно низкая и достаточно стабильная для размещения подобного оборудования. Тем более что существующие «земные» технологии охлаждения создают лишние вибрации, затрудняющие обнаружение колебаний ткани пространства-времени.
«Использование этих физических условий на Луне позволит открыть важную полосу частот от 0,1 Гц до 1 Гц для наблюдений гравитационных волн, которые невозможно наблюдать на Земле, — добавил Хармс. — Мы ожидаем, что сможем сделать много прорывных научных открытий с помощью наблюдений в этом диапазоне».
Хармс и его коллеги уже разрабатывают концепцию лунного детектора гравитационных волн, который, по их оценке, может быть запущен на спутник Земли в течение следующего десятилетия. По их задумке, чувствительный датчик, помещенный внутрь одного из затененных лунных кратеров, будет измерять мельчайшие колебания Луны, вызванные гравитационными волнами.
