Ačkoli je v současnosti v provozu hned několik detektorů gravitačních vln(něměcký GEO600, italský VIRGO a americký LIGO), žádný z nich zatím nebyl v hledání úspěšný. Lepší vyhlídky nabízel detektor LISA, společný projekt kosmických agentur ESA a NASA. Měl být umístěn na oběžné dráze kolem Slunce, k jeho realizaci ovšem kvůli rozpočtovým omezením na americké straně už zřejmě nikdy nedojde. Vědecká obec nyní vkládá své naděje do Einsteinova teleskopu.
Gravitační vlny
Podobně jako elektromagnetické vlny, které vznikají při zrychleném pohybu nosičů elektrického náboje, by se gravitační vlny měly objevit při akceleraci extrémně velkých hmot. Ve vesmíru by měly být přítomny od jeho počátku.
Gravitační vlnyGravitační vlny jsou vibrace tkaniva časoprostoru, jejichž existenci předpovídá Einsteinova teorie relativity. Mělo by k nim docházet při bouřlivých vesmírných událostech, jako jsou srážky černých děr a neutronových hvězd či při explozích supernov. |
Avšak na rozdíl od ostatních známých forem záření by se gravitační vlny měly na své cestě vesmírem pohybovat prakticky beze změn, nedotčeny jakoukoli interferencí.
Nebo jinak: astronomové zkoumají vesmír především prostřednictvím elektromagnetického záření, ovšem signály všech vlnových délek jeho spektra (rádiové, světelné, ultrafialové atd.) bývají vždy nějak "poškozeny" interferencí. To se gravitačních vln zřejmě netýká.
Schopnost přímé detekce gravitačních vln by vědcům nabídla zcela nový pohled na vesmír a v něm se odehrávající procesy. Pomocí nich bychom mohli zkoumat události či celé oblasti vesmíru, které zatím zůstávají před našimi zraky ukryty kvůli "klasickým" metodám pozorování.
Navíc bychom díky nim mohli nahlédnout až k samotnému počátku vesmíru, k Velkému třesku, což je velmi lákavé.
Einsteinův teleskop
Kromě jména má Einsteinův teleskop s ostatními dalekohledy jen velmi málo společného. Nebude mít žádná zrcadla ani čočky. Tvoří jej jen tři interferometry uspořádané do tvaru rovnostranného trojúhelníku, jehož strany budou deset kilometrů dlouhé.
Přestože půjde o technologicky i konstrukčně velmi složité zařízení, základní princip jeho činnosti je překvapivě jednoduchý. (Více informací o tom, jak fungují gravitační detektory čtěte v článku Temná astronomie otevře pohled do skrytého vesmíru).
Z každého vrcholu trojúhelníku budou vystřelovány laserové paprsky, které se rozdělí na dva a poputují do zbylých dvou rohů. Poté, co proletí desetikilometrovou vzdálenost vakuovým tunelem, narazí na zrcadlo, od kterého se odrazí zpět do místa svého vzniku. Tam dojde k vzájemné interferenci obou paprsků.
Pokud by detektorem v tu dobu prošly gravitační vlny, došlo by k prostorové deformaci. Pak by se původně stejně dlouhá ramena trojúhelníku nepatrně lišila v délce. Rozdíl by měl být skutečně nepatrný, ale díky interferenci laserových paprsků přesto měřitelný.
Přesnost v první řadě
Současné detektory dosud žádné gravitační vlny nezaznamenaly. Vědci jsou přesvědčeni, že na vině je jejich nedostatečná citlivost. I když na detektorech LIGO i VIRGO v současnosti probíhají úpravy za účelem zvýšení přesnosti, přesto by citlivost Einsteinova teleskopu měla být asi stonásobně vyšší.
Jeho zrcadla budou zhruba půl metru velká, takže půjde použít laserové paprsky o větším průměru. Aby došlo ke snížení tepelného šumu, provozní teplota detektoru se bude pohybovat okolo 20 Kelvinů. Všechny tři detektory umístí asi 100 až 200 metrů pod zem, čímž by se měl potlačit vliv reziduálních seismických pohybů.
Nejen díky těmto opatřením bude Einsteinův teleskop schopen detekovat gravitační vlny v celém jejich (pro astronomy zajímavém) rozsahu: od 1 Hz do 10 kHz. Jeden z interferometrů bude vyhrazen pro detekci signálu o nízkých frekvencích (2 – 40 Hz), zatímco ostatní dva detektory proměří vysokofrekvenční pásmo gravitačních vln.
Revoluce na obzoru?
Uvažovaný rozpočet celé observatoře se pohybuje okolo 790 milionů eur. Provoz teleskopu by měl zahájen v roce 2025. Prozatím není známo, kde bude postaven.
Očekávaný přínos Einsteinova teleskopu shrnuje ve svém prohlášení Michele Punturo, koordinátor prací na návrhové studii, když tvrdí: "Observatoř dosahující takové úrovně citlivosti přemění detekci gravitačních vln v rutinní astronomický nástroj. Einsteinův teleskop povede k vědecké revoluci".
