Телескоп для обнаружения гравитационных волн третьего поколения должен появиться в Европе в 2030-х годах. Похороненный на глубине 300 метров телескоп Эйнштейна сможет исследовать объем в тысячу раз больше, чем нынешнее оборудование, и предложит возможность обнаружения одного миллиона гравитационных волн в год.
14 сентября 2015 года новое окно во Вселенную открылось с обнаружением коллаборацией Lirgo-Deva первых гравитационных волн от слияния двух черных дыр. С тех пор у астрономов есть уникальные средства наблюдения самых жестоких явлений во Вселенной, которые до сих пор оставались невидимыми для других методов наблюдения.
Через пять лет после этого открытия, чтобы полностью использовать потенциал новой дисциплины и ответить на все вопросы, поднятые новой астрономией, консорциум, объединяющий более 40 европейских университетов, стремится построить самый большой телескоп для обнаружения гравитационных волн. Он будет почти в три раза больше и по крайней мере в 10 000 раз более чувствительным, чем интерферометры Deva в Европе и Lirgo в Соединенных Штатах, которые первыми обнаружили гравитационные волны.
Названный телескопом Эйнштейна, он будет построен в Европе, и решение о его местонахождении будет принято к 2023 году. В настоящее время оцениваются два возможных объекта: регион Эурегио-Мёз-Рейн на границе между Бельгией, Нидерландами и Германией, а также в Сардинии в Италии. Телескоп, финансирование которого еще не гарантировано, должен быть запущен к 2030-м годам.
300 метров под землей для нейтрализации колебаний
Телескоп будет похоронен на глубине 300 метров, чтобы ослабить вибрации, вызванные деятельностью человека, ветром или движением земли. Следует отметить, что обнаружить гравитационную волну очень сложно, что объясняет, почему ее не обнаружили до сентября 2015 года. По мере ее прохождения расстояние между двумя объектами изменяется. Но, несмотря на интенсивность космических явлений, являющихся причиной этого, порядок их воздействия ничтожен: необходимо уметь фиксировать на Земле вариации длиной в сотни миллионов раз меньших!
Телескоп Эйнштейна будет напоминать инструмент треугольной формы размером 3х10 километров и состоять из 6 интерферометров длиной в несколько километров. На каждом конце будет находится «измерительная станция» в подземной лаборатории, оснащенная новейшими оптическими и лазерными технологиями. Различные оптические компоненты будут охлаждены до температуры, близкой к абсолютному нулю, и подвешены на конце сложного устройства высотой примерно 15 метров.
«Телескоп Эйнштейна будет закопан так, чтобы не подвергаться воздействию поверхностных сейсмических шумов», - сообщает Марко Краан Никхеф.
Прежде чем приступить к его разработке, проводится углубленное технико-экономическое обоснование, и строительство прототипа, порученное Космическому центру Льежа, необходимо для разработки и экспериментальной проверки важных элементов будущего телескопа, в частности многих технологий более продвинутый, чем те, которые доступны сегодня! Например, мы пока не знаем, удастся ли изолировать тяжелые зеркала от вибраций в земле при криогенной температуре.
«Если мы сможем сделать это на прототипе, мы сможем сделать это на телескопе Эйнштейна», - говорит Кристоф Коллетт, ULB / ULiège, главный исследователь в Ligo Scientific Collaboration.
Скачок в познании космологии и материи
С новым телескопом астрономы делают ставку на значительные научные достижения во многих областях астрономии, связанных с экстремальными явлениями во Вселенной, вплоть до очень больших расстояний во Вселенной. Астрономы рассчитывают лучше понять невидимую до сих пор сторону нашей Вселенной (речь о темной материи и темной энергим) и ее расширение, лучше изучить ядерную физику и улучшить наше понимание материи в целом.
Вы должны знать, что не все атомы возникли во время Большого взрыва. Из 92 известных элементов только водород и гелий образовались при рождении Вселенной. Другие элементы, составляющие материю, возникают в результате космических событий, таких как слияние нейтронных звезд, гибель звезд с малой массой, деление космических лучей, взрывы массивных звезд и взрывы звезд..
Затем мы должны много узнать о населении этих звезд и их эволюции с момента их образования первых поколений. Экстремальные явления содержат информацию о природе черных дыр, нейтронных звезд и первых моментах после Большого взрыва, а также о расширении Вселенной и о природе темной энергии. С помощью этого инструмента астрономы также надеются впервые зафиксировать гравитационные волны, испускаемые сверхновой, достаточных, чтобы пролить свет на явление, которое все еще плохо изучено.