Учёные придумали, как увеличить на несколько порядков чувствительность детекторов гравитационных волн

Детектирование гравитационных волн стало важным открытием прошлого десятилетия. Сделала это в 2015 году наземная обсерватория-интерферометр LIGO. Тем самым у учёных появился новый инструмент для изучения объектов во Вселенной кроме традиционных оптики и радио. Следующим шагом на этом пути должен стать космический детектор гравитационных волн LISA. Однако группа европейских учёных предложила на порядки более чувствительный прибор LISAmax.

Проект LISA. Источник изображений: ЕКА

Каждое из двух плеч наземных обсерваторий LIGO (США) и VIRGO (Италия) имеет длину примерно 3 км. Это накладывает ограничение на регистрируемые гравитационные волны — детекторы могут определить события от слияния объектов в несколько десятков солнечных масс. Ограничение обусловлено тем, что длина плеча интерферометра — это чувствительность к определённой длине волны (частоте). Для регистрации событий с участием сверхмассивных чёрных дыр от миллиона солнечных масс и больше требуется длина плеча интерферометра в несколько миллионов километров. Это проект не для Земли.

Такой космический проект под названием LISA разрабатывается Европейским космическим агентством в рамках многоэтапной программы космических исследований Voyage 2050. Проект утверждён в 2017 году и находится в стадии проектирования с целью запустить комплекс LISA в космос где-то в середине 30-х годов. Каждое из плеч космического интерферометра будет длиной 2,5 млн км. Это станет настоящим рывком вперёд по изучению Вселенной с помощью нового типа детекторов. Но всё можно сделать ещё лучше, считает группа учёных, подготовивших статью для журнала Classical and Quantum Gravity (она пока вышла на arxiv.org), если интерферометры развести на удаление до 295 млн км и такая возможность потенциально есть.

Учёные рассказали, что развитием проекта LISA может стать проект LISAmax. Для этого космические интерферометры необходимо подвесить в точках Лагранжа в системе Солнце-Земля. Это даст плечо длиною 295 млн км, что позволит детектировать события в диапазоне волн менее 1 мГц. Это сделает детекторы на два порядка чувствительнее почти за те же ресурсы и приведёт к настоящему цунами открытий от детектирования слияний чёрных дыр, нейтронных звёзд в широком диапазоне масс до поиска «реликтовых» гравитационных волн, образовавшихся в процессе Большого взрыва.

Отдельный интерферометр. Таких будет три — по одному в вершинах равносторонненго треугольника в космосе

Также такой большой детектор позволит с невероятной точностью обнаруживать на небе гравитационные события, которые он регистрирует. Будет ли этот проект серьёзно воспринят европейским научным сообществом, нам ещё предстоит узнать. А пока Индия взяла на себя обязательство построить к 2030 году близнеца детектора LIGO. Это приведёт к появлению ещё одной точки детектирования гравитационных волн на Земле и вместе с другими детекторами на порядок увеличит чувствительность сети детекторов.