Fizikai pasiūlė visiškai naują metodą, leidžiantį aptikti sunkiai pastebimas gravitacines bangas vadinamajame vidutinių dažnių intervale. Šios bangos susidaro, kai Visatoje aplink viena kitą sukasi ar susilieja baltosios nykštukės, neutroninės žvaigždės ar juodosios skylės, tačiau iki šiol jų nebuvo galima užfiksuoti jokiu egzistuojančiu prietaisu.
Naujasis požiūris remiasi „optiniais rezonatoriais“, tai technologija, iš pradžių sukurta itin tiksliems atominiams laikrodžiams. Šie laikrodžiai matuoja šviesos virpesius, atsirandančius, kai atomai keičia savo būseną, todėl leidžia pasiekti neįtikėtiną tikslumą.
Dabar ši technologija gali atverti naujas galimybes ir gravitacinių bangų tyrimuose. Pasak Jungtinės Karalystės Birmingamo universiteto mokslininkės daktarės Veros Guarreros, „šiuolaikiniai optiniai rezonatoriai leidžia sukurti detektorius, kurie telpa ant laboratorijos stalo, tačiau yra jautrūs signalams, kuriuos anksčiau galėjome aptikti tik kosmose“.
Kaip veikia naujasis detektorius?
Tyrėjų pasiūlytas prietaisas naudoja du „optinius ertmių“ rezonatorius, išdėstytus statmenai vienas kitam. Lazerio spindulys švytuoja tarp itin tiksliai išdėstytų veidrodžių, o gravitacinės bangos, praeidamos pro šią sistemą, pakeičia šviesos fazę, tai tarsi subtiliai „patrauktų“ jos kelią erdvėje.
Skirtingai nei ankstesni metodai, šis nenaudoja ilgo vakuuminio tunelio ar milžiniškų konstrukcijų, todėl gali būti taikomas kompaktiškose sąlygose. Tyrimo autoriai pažymi, kad ši technologija jau dabar pakankamai jautri, kad galėtų aptikti vidutinio dažnio gravitacines bangas, tokias, kurių iki šiol nepavyko užfiksuoti jokiam įrenginiui.
Kas yra vidutinio dažnio gravitacinės bangos?
Gravitacinės bangos susidaro, kai masyvūs objektai, tokie kaip žvaigždės ar juodosios skylės, juda ir iškreipia erdvės-laiko audinį. Skirtingi reiškiniai skleidžia bangas skirtingais dažniais, tai nuo neįsivaizduojamai žemų iki itin aukštų. Dabartiniai detektoriai, tokie kaip „LIGO“ ir „VIRGO“, aptinka aukštesnio dažnio bangas, tačiau vidutinio dažnio nuo 0,001 iki 1 herco lieka „neužčiuopiamos“.
Profesorius Xavieras Calmetas iš Sasekso universiteto aiškina, kad „naujasis detektorius leis tirti dvinarines žvaigždžių sistemas mūsų Galaktikoje, stebėti juodųjų skylių susiliejimus ir net aptikti foninius signalus iš ankstyvosios Visatos“.
Maža kaina, didelė pažanga
Kol dideli kosminiai projektai, tokie kaip „LISA“, „Taiji“ ar „TianQin“, dar tik kuriami ir pradės veikti ne anksčiau kaip po dešimtmečio, naujasis metodas gali būti taikomas jau dabar. Nors jo jautrumas mažesnis, jis leidžia pradėti tyrimus iš karto ir be milžiniškų išlaidų.
„Šis metodas suteikia galimybę pradėti klausytis Visatos pulsavimo nuo mūsų laboratorijos stalo. Tai tarsi atverti naują langą į kosmosą ir pasiruošti ateities misijoms“, – sako profesorius X. Calmetas.
Mokslininkai tikisi, kad mažų, bet itin tikslių optinių detektorių tinklas ateityje leis sukurti globalią gravitacinių bangų stebėjimo sistemą. Tai būtų naujas žingsnis žmonijos pastangose suprasti Visatos struktūrą ir jos paslaptis.
