Гравітаційні хвилі, як відомо, важко виявити. Хоча сучасна оптична астрономія існує протягом століть, астрономія гравітаційних хвиль існує лише з 2015 року.
Досі наша здатність реєструвати гравітаційні хвилі обмежена. Такі обсерваторії, як LIGO і Virgo, можуть виявляти лише потужні події, зокрема злиття чорних дір зоряної маси або нейтронних зір. І вони можуть виявляти ці хвилі лише у вузькому діапазоні частот — від десятків герц до кількох сотень герц. Багато гравітаційних хвиль мають набагато нижчі частоти, але нині ми не можемо їх реєструвати. Уявіть, що ви направили телескоп на зоряне небо і можете побачити світло лише в кілька відтінків фіолетового.
Природно, астрономи хотіли б спостерігати більш широкий діапазон гравітаційних «кольорів», і для цього було запропоновано кілька методів. Наприклад, космічні гравітаційні детектори, такі як запланована обсерваторія LISA, мають дати змогу реєструвати хвилі мілігерцової частоти. Є також проєкти, які намагаються виявити надзвичайно повільні наногерцові гравітаційні хвилі. Один із них — NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves), який вивчає радіосигнали від пульсарів, що швидко обертаються. Вивченні цих двох діапазонів частот може багато що «розповісти» нам про Всесвіт.
Але чого не вистачає, так це здатності виявляти хвилі мікрогерцових частот. Гравітаційним хвилям такої частоти потрібно кілька тижнів, щоб зробити повне коливання. Це діапазон, який може виявитися вирішальним для нашого розуміння Великого Вибуху. Згідно зі стандартною космологічною моделлю, у першу мить Великого Вибуху Всесвіт пережив короткий момент надшвидкого розширення, відомий як рання космічна інфляція. Теорія інфляції потрібна для вирішення кількох проблем Великого Вибуху, але науковці досі не змогли її довести. Рішення можуть надати гравітаційні хвилі мікрогерцового діапазону. Згідно з теорією, у момент ранньої космічної інфляції в космосі мали утворитися мікрогерцові гравітаційні хвилі. Вони ще мають звучати у Всесвіті, як луна від дзвону, що згасає. Тепер група астрономів вважає, що вони знають, як можна виявити мікрогерцові хвилі.
Гравітаційні хвилі можуть змінювати орбіту Місяця. Фото з сайту www.universetoday.com.
Якщо дійсно є гравітаційні хвилі від ранньої інфляції, то вони чинять вплив на все. Зорі, астероїди, навіть на Землю та Місяць. І в цьому криється ключ. Коли ці гравітаційні хвилі проходять через систему Земля — Місяць, вони мають дуже незначно зрушити орбіту Місяця. Цей ефект буде найсильнішим на частоті, що дорівнює орбітальному періоду Місяця, який становить близько 28 днів. Тобто в мікрогерцовому діапазоні частот.
Заковика в тому, що для реєстрації гравітаційних хвиль вам треба відстежувати положення Місяця з надзвичайною точністю. Але ми вже можемо це зробити. Завдяки місіям «Аполлон» ми маємо відбивачі, розміщені на Місяці, і, освітлюючи їх лазерами, ми можемо вимірювати положення Місяця з точністю до сантиметра. Наукова група пропонує зробити серію вимірювань протягом певного часу, щоб конкретно знайти зрушення від гравітаційних хвиль. Вони також пропонують проєкт, схожий на NANOGrav. Пульсари, що обертаються навколо зорі-супутника з періодом у кілька тижнів, також будуть чутливі до мікрогерцових гравітаційних хвиль, і вимірювання сигналів від цих подвійних пульсарів може дати змогу виявити мікрогерцові хвилі.
Наразі це лише ідея, але хороша. І більшість інструментів, які нам потрібні, вже є. Можливо, найближчим часом уважний погляд на Місяць дозволить нам розгадати одну з найбільших таємниць космології.
За інф. з сайту www.universetoday.com
