Гигантский лазерный интерферометр LISA, состоящий из трех космических аппаратов, запущенных на орбиту вокруг Солнца, предназначен для регистрации низкочастотных гравитационных волн.

Черные дыры, нежданные дети общей теории относительности Эйнштейна, обладают такой плотностью при относительно небольших размерах, что удерживают в своих объятиях все подряд, включая доказательства своего существования. В 2016 году завеса тайны наконец была приподнята – зарегистрировали гравитационные волны, порожденные слиянием черных дыр в отдаленной области Вселенной. Но еще до объявления этих результатов астрофизики были уверены в реальности черных дыр – множество явлений нельзя было объяснить иначе, чем существованием сверхплотных массивных тел, лишенных материальной поверхности.

Регистрация гравитационных волн, позволившая исследовать динамику пространства-времени в момент слияния черных дыр, стала прямым доказательством существования этих объектов. Прохождение гравитационной волны вызывает изменение на один аттометр (миллиардная доля миллиардной доли метра) длины ортогональных плеч протяженностью в несколько километров. Столь незначительную разницу длин можно зарегистрировать, сравнив с помощью интерферометра время пробега двух лазерных лучей, совершающих очень частые колебания вдоль плеча. Однако на Земле плечи регистрирующих устройств невозможно сделать такими длинными, как это необходимо для регистрации низкочастотных (менее десяти герц) гравитационных волн. Такие волны образуются при слиянии сверхмассивных черных дыр, находящихся в ядрах галактик. Из-за постоянных сейсмических шумов регистрировать такие события на Земле невозможно.

Этих ограничений можно избежать, вынеся интерферометр в космос. Именно такова идея лазерной интерферометрической космической антенны LISA (Laser Interferometer Space Antenna) – миссии, разрабатываемой Европейским космическим агентством (ESA) еще с 1990-х годов. Планировавшееся с самого начала проекта сотрудничество с НАСА продвигалось с трудом, но первая регистрация гравитационных волн в 2016 году заставила НАСА возобновить свое участие в работах. Возвращение НАСА было, кроме того, связано с успехом европейского зонда LISA Pathfinder, продемонстрировавшего технические возможности будущей гравитационно-волновой обсерватории. В 2017 году при участии НАСА ЕКА представило окончательную схему интерферометра LISA: обсерватория будет состоять из трех элементов, расположенных в вершинах треугольника на гелиоцентрической орбите в пятидесяти миллионах километров от Земли. Эти три зонда предполагается запустить в 2034 году на ракете-носителе Ariane-5; после длительной настройки LISA должна будет начать регистрировать низкочастотные гравитационные волны.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Радиус Шварцшильда (1916)

Регистрация гравитационных волн (2016)