Kosmosesse paigutatav mõõteriist paneb proovile Einsteini üldrelatiivsusteooria

 (17)

Täna startis Euroopa kosmoseagentuuri ESA kosmodroomilt Prantsuse Guajaanas rakett, mille pardal toimetatakse laotusse teaduslik aparatuur gravitatsioonilainete mõõtmiseks.

Teadlased oletavad, et sellised lained sünnivad suurtes kosmilistes kokkupõrgetes, ent on nii nõrgad, et isegi kõige võimsamaid sündmusi, mis laineid tekitavad, pole suurest kaugusest praktiliselt võimalik tuvastada. Missiooni LISA Pathfinder raames testitaksegi esmakordselt gravilainete kosmoses tuvastamiseks konstrueeritud tehnikat.

Tegemist on ettevalmistusega 2034. aastasse kavandatud järgmiseks suuremaks missiooniks eLISA, mis tõotab murrangut astronoomiateaduses, kuna võimaldab heita pilku universumi nendesse piirkondadesse, mis elektromagnetlaineid ei kiirga.

„See, mida me näha saame, moodustab umbkaudu neli protsenti kogu universumist,“ rõhutas LISA Pathfinderi projekti juures töötav teadlane Paul McNamara. Ülejäänud 96 protsendist on teada vähe, kuid osa sellest peaks tema sõnul eelduste kohaselt jätma endast gravitatsioonilisi jälgi.

Sellest, kui Albert Einstein esitles maailmale oma üldrelatiivsusteooriat, mis kirjeldab aega ja ruumi ühtse, iseendas sisalduva aine ja kiirguse mõjul kaarduva tekstuurina, on möödas juba sada aastat.

Seotud lood:

Seni on teooria jäänud püsima hoolimata kõikvõimalikest seda kummutada püüdnud teaduskatsetest — kuid üks prognoos on seni kinnitamata jäänud. Einstein ennustas nimelt, et eriti massiivsed taevakehad muudavad aegruumi kõverust sellisel moel, mis tekitab aegruumi tekstuuris laineid. Seni pole vastavate lainete olemasolu aga veenvat kinnitust leidnud.

McNamara osutusel on probleem selles, et aegruumi tekstuur on väga jäik ja seda on raske koolutada. Kui meile lähedases galaktikas juhtuksid kaks neutrontähte ühinema, kortsutaksid ja venitaksid sellest lähtuvad lained aegruumi Maa lähistel vaid umbes ühe miljardiku aatomituuma läbimõõdu võrra.

Einsten arvas, et inimkond ei suuda nii tillukesi sündmuseid tuvastavat tehnoloogiat mitte kunagi välja töötada. Ta eksis. Nüüdisajal suudame laserinterferomeetriteks nimetatavate seadmetega teha mõõtmisi, mille täpsuseks on koguni 10-20 (10-astmes-miinus-20) meetrit — s.t prootoni läbimõõdust 10 000 korda väiksem distants.

Näiteks tulistatakse USA-s tegutsevas gravilaine-observatooriumis Advanced LIGO, mis suurema täpsuse saavutamiseks hiljuti ümber ehitati, laserkiiri läbi nelja kilomeetri pikkuste tunnelite ja mõõdetakse seejärel kiirte läbitud vahemaades ilmnevaid üliväikeseid erinevuseid.

Paljud füüsikud loodavad, et järgmise paari aasta jooksul tuvastab Advanced LIGO gravitatsioonilaineid esmakordselt vahetult. Sama tehnoloogia toimetamine kosmosesse võimaldab aga potentsiaalselt tuvastatavate nähtuste spektrit oluliselt laiendada.

Kosmosesondi eLISA kolm detektorseadet moodustavad kolmnurga, mille küljed on miljonite kilomeetrite pikkused. Maapealse observatooriumi tunneliharudega võrreldes määratult pikem vahemaa muudab eLISA tundlikuks palju enamatest allikatest lähtuvate gravilainete suhtes.