Несмотря на то, что гравитационные волны чрезвычайно трудно обнаружить впервые, их можно обнаружить с помощью множества различных методов. Знаменитое первое обнаружение на LIGO в 2015 году было лишь одним из способов, с помощью которых ученые искали. В новой статье исследователей из Европы и США предлагается, как ученые смогут обнаружить еще кое-что, отслеживая точное положение будущего орбитального аппарата и зонда Урана (UOP).
Первоначально предложенный в рамках Десятилетнего исследования планетологии и астробиологии НАСА, UOP станет первой миссией к Урану с тех пор, как «Вояджер» посетил систему в 1986 году. Когда он, наконец, прибудет в 2044 году, после даты запуска в 2031 году, пройдет почти 60 лет с тех пор, как человечество в последний раз посещало Уран. более детальный взгляд на систему Урана.
Но 13 лет в пути — это, конечно, немало. Часть этого времени будет потрачена на получение гравитационного импульса от Юпитера, но большая часть будет потрачена на перемещение между планетными телами. И именно это время, проведенное между планетами, авторы статьи хотят использовать для занятий неурановой наукой.
Гравитационные волны могут разрушить ткань пространства-времени, вызывая заметные искажения, особенно на больших расстояниях. Если рассматриваемые инструменты достаточно чувствительны, огромное расстояние между UOP и Землей будет жизнеспособным способом их обнаружения.
Это не первый случай использования расстояния между космическим кораблем и Землей для обнаружения гравитационных волн. «Пионер-11», «Кассини» и триангуляция «Галилея», «Улисса» и «Марсианского орбитального аппарата» выдвигали предположения об использовании их для обнаружения гравитационных волн во время пути к конечному пункту назначения. Однако оборудование, на котором они были разработаны, не было достаточно чувствительным, чтобы уловить мельчайшие колебания, необходимые для фактического обнаружения.
UOP будет иметь дополнительные преимущества в виде десятилетиями усовершенствованного оборудования, особенно коммуникационной и временной электроники, которая имеет решающее значение для любого обнаружения гравитационных волн. Также полезно то, что мы уже официально обнаружили гравитационную волну, поэтому мы знаем, по крайней мере, что искать.
Основной механизм достаточно прост: последовательно отслеживать точное установленное положение ЮОП во время его 13-летнего путешествия к Урану и сопоставлять любые аномалии в ее положении с тем, что можно было бы ожидать по известным причинам. К ним относятся гравитационное притяжение некоторых планет или даже астероидов и давление солнечной радиации на сам космический корабль. Как отмечают авторы, некоторые или даже все из них могут повлиять на точное положение космического корабля; Чтобы расчеты по поиску гравитационных волн работали эффективно, необходимо лучше учитывать их влияние, если таковое имеется.
Но есть еще одна потенциально интересная с научной точки зрения причина небольшого позиционного дрейфа UOP: сверхлегкая темная материя. Теоретически UOP можно использовать для тестирования или даже непосредственного обнаружения формы темной материи, известной как сверхлегкая темная материя, если она существует в Солнечной системе. У теоретиков есть множество моделей, показывающих, как бы это работало, если бы существовало. UOP также могла бы использовать такой же точный расчет положения, чтобы внести свой вклад в это научное исследование.
И что самое приятное, UOP может делать все это буквально без каких-либо изменений в своей основной функциональной миссии – исследовании системы Урана. Все, что нужно будет изменить в миссии, — это обновлять Землю последовательными данными о местоположении примерно раз в 10 секунд в течение 13-летнего путешествия к конечному пункту назначения ЮОП. Предположим, есть шанс, что более частые посещения дома могут помочь обнаружить гравитационные волны или потенциально темную материю. В этом случае, похоже, это стоит рассмотреть планировщикам миссии UOP, но еще неизвестно, будет ли оно включено или нет. Авторы статьи привели убедительные аргументы в пользу того, почему так должно быть.
Узнать больше:
Цвик и др. – Преодоление разрыва между гравитационными волнами микроГц посредством доплеровского слежения с помощью орбитального аппарата Урана и миссии зонда: массивные двойные черные дыры, сигналы ранней Вселенной и сверхлегкая темная материя.
UT – Пришло время вернуться на Уран. Какие вопросы есть у ученых о ледяных гигантах?
UT – Мы могли бы РАССЕЯТЬ CubeSats вокруг Урана, чтобы отслеживать, как он меняется
UT – Какая миссия могла бы обнаружить океаны на спутниках Урана?
Ведущее изображение:
Предлагаемая миссия орбитального корабля Урана.
Кредит – Десятилетний обзор НАСА.
