地球から100万マイルの距離にある欧州宇宙機関の金白金合金の2つの浮遊立方体を搭載した衛星は、原子核のスケールで運動を測定することが可能であることを示しました。これにより、宇宙で最も重い物体の性質を明らかにすることができます。
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LISAパスファインダーと呼ばれるこの宇宙船は、進化型レーザー干渉計スペースアンテナ（eLISA）のテストベッドです。 その結果は今日、 Physical Review Lettersの論文に掲載されました。
eLISAミッションは、太陽を周回する3つの宇宙船で構成されます。 宇宙船の1台は、他の2台に向かってレーザーを発射し、片側に621, 000マイルのL字型を描きます。 レーザーは、プローブによって運ばれる試験質量間の距離を原子の数兆分の1メートル以内に測定します。 正確な測定により、科学者は重力波を観測することができます-宇宙自体を引き伸ばす外乱-これはアインシュタインの一般相対性理論の結果です。 その通過波は、Lの片側の長さを他の側と比較して変更し、科学者に空間の実際の曲率を見せます。
「ニューヨークに1つ、トリノ[イタリア]に1つのミサがあったとしましょう」と、イタリアのトレント大学の物理学教授であり、LISA Pathfinderの主任研究者であるStefano VitaleはSmithsonian.comに語っています。 「両者は地球の中心に向かって加速しています。重力波が通過すると、わずかに異なる方向に落下し始めます。」
しかし、そのような小さな動きを追跡することは難しいと、結果を発表する記者会見でESAの科学総局の調整室長であるファビオ・ファファタは述べた。 そのため、LISA Pathfinderが開始されました。 「走る前に歩くことを学ぶべきだと決めた」と彼は言った。 「これは、アポロのジェミニプロジェクトに似ています。私たちは歩くだけでなく、ジョギングも上手に学べました。」
LISA Pathfinder内では、金プラチナ合金の2つの1.9キログラムの立方体が正確に14.8インチ離れて浮いています。 レーザービームは各キューブで反射され、重ねられたレーザーは互いの動きを測定します。
LISA PathfinderのESAプロジェクト科学者Paul McNamara氏は、次のように述べています。 LISA Pathfinderは重力波を測定するには小さすぎますが、この機器は非常に小さな動きを測定でき、外部環境からの妨害のない環境を構築できることを示しました。
LISA Pathfinderは、フェムトメータースケール（10億分の1メートルのメーター）で動きを検出できることを示しました。 LISA PathfinderのシニアサイエンティストであるMartin Hewitsonは、それは彼らが期待していたよりも桁違いに優れていたと述べた。 「ピコメーターのスケールの動きを見たかったのです」と彼は言いました。 ピコメーターは、フェムトメーターの1, 000倍です。 「地上の[観測]よりも100倍以上優れています。 "
重力波は以前に検出されています。 レーザー干渉計重力波観測所（LIGO）で働いている科学者は、2月に発見したと発表しました。 波はおそらく2つのブラックホールの衝突によって作られました。
しかし、LIGOは地球上にあります。つまり、他の現象によって生成される可能性のある種類の重力波を見ることができません。 惑星の反対側の地震、通過するトラック、さらには機器の熱膨張によって、LIGOが求める信号が消えてしまうことがあります。 別の要因はサイズです。 地上の検出器はどれも非常に大きくなることができます。 LIGOもL字型であり、側面は2.5マイルで、レーザーをミラー間で前後にバウンドさせて有効な長さ695マイルを取得します。 ノースウェスタン大学の研究助教授であり、LIGOに取り組んだ科学者の1人であるシェーンラーソンは、約100 Hzから1, 000 Hzの周波数の重力波を効率的に見るのに十分な大きさであると述べています。 （LIGOチームが発見を発表したとき、「聞いた」最低周波数は約35 Hzでした）。 これは、約300, 000〜850万メートルの波長に変換されます。 （重力波は光の速度で動きます）。 つまり、LIGOはブラックホールの衝突に加えて、中性子星が回転するとき、または中性子星のペアが互いに螺旋状になるときに、中性子星を聞くことができることを意味します。
ただし、eLISAは、通過するのに数秒かかる重力波を見ることができます。これは、約0.0001〜1 Hzであり、30億kmもの重力波に変換されます。
ラーソン氏は、周波数範囲により、LIGOが一致できない物体や現象を検出できると述べました。 「互いに軌道を回っている中性子星を見ることができたが、もっと早く、お互いに接近する前に」と彼は言った。 「または、白色d星星。白色war星は接触して合流しますが、LIGOが見る前に合体します。」 ただし、eLISAはそれらをピックアップします。
Vitaleは、eLISAがブラックホールと銀河中心に関するいくつかの基本的な質問に答えると付け加えました。 「各銀河には数十万から数十億の太陽質量のブラックホールがあることを知っています」と彼は言いました。 「[eLISA]はそのサイズのバックホールの衝突を見ることができます。また、小さなブラックホールが大きなブラックホールに落ちるのを見ることができます。それはブラックホールの周りの重力場のマッピングを可能にする信号を送信します。」 これらのフィールドの正確な形状は、天体物理学における重要な未解決の問題です。 ブラックホールに実際にイベントの範囲があるかどうかを示すこともあります。
ラーソン氏は、より大きなブラックホールの衝突を見ることで、銀河中心部のブラックホールがどのように大きくなったのかを明らかにすることができると述べた。 「宇宙の非常に早い時期に巨大なブラックホールを見ることができます。それらをどのように素早く大きくするのですか。LISAはこれらを観測可能な宇宙の端まで見ることができます。」
eLISAは2034年の打ち上げを予定しており、打ち上げから数か月以内にデータの取得を開始する必要があります。
