ESA har godkänt konstruktionen av Space Gravitational-Wave Observatory LISA

Europeiska rymdorganisationen och NASA gav grönt ljus till projektet Laser Interferometer Space Antenna (LISA) - en gigantisk kosmisk gravitationsvågsdetektor designad för att upptäcka pulsationer i rymdtid orsakade av kollisionen av enorma svarta hål i galaxernas centrum med andra massiva objekt.

Detektorn kommer att bestå av tre rymdfarkoster som flyter 2,5 miljoner kilometer från varandra och bildar en triangel av laserljus som kommer att kunna upptäcka förvrängningar i rymden orsakade av våldsamma universumskrossande kollisioner av neutronstjärnor och svarta hål.

Interferometern fungerar enligt samma principer som det befintliga markbaserade LIGO-experimentet (Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory), som först upptäckte gravitationsvågor 2015. Men att skala LISA upp till en miljon gånger gör det möjligt för den att upptäcka lägre frekvens gravitationsvågor, vilket avslöjar kosmiska katastrofer som för närvarande ligger utanför LIGO:s räckhåll.

"Med hjälp av laserstrålar på flera kilometers avstånd kan markbaserade instrument upptäcka gravitationsvågor som härrör från händelser som involverar stjärnstora objekt - som supernovaexplosioner eller sammanslagning av supertäta stjärnor och svarta hål av stjärnmassa. För att tänja på gränserna för gravitationsforskning måste vi gå ut i rymden", säger Nora Lützgendorf, LISA:s ledande forskare. "Tack vare det enorma avståndet som tillryggalades under flygningen kunde vi tänja på gravitationens gränser. "Tack vare det enorma avståndet som täcks av LISA:s lasersignaler och den anmärkningsvärda stabiliteten hos dess instrument, kommer vi att undersöka gravitationsvågor vid lägre frekvenser än vad som är möjligt på jorden och avslöja händelser i en annan skala, fram till tidernas gryning."

Gravitationsvågor är chockvågor som uppstår i rymdtiden när två extremt täta föremål kolliderar, till exempel neutronstjärnor eller svarta hål.

LIGO-detektorn detekterar gravitationsvågor genom att fånga upp de små förvrängningar i rymdtidens struktur som dessa vågor skapar när de passerar genom jorden. Den L-formade detektorn har två armar med två identiska laserstrålar inuti, var och en 4 km lång.

När en gravitationsvåg träffar våra kosmiska stränder dras en laser i ena armen av LIGO-detektorn ihop och expanderar i den andra, vilket gör forskarna uppmärksamma på vågens närvaro. Men den lilla omfattningen av denna distorsion (ofta några tusendelar av en proton eller neutron i storlek) gör att detektorerna måste vara otroligt känsliga – och ju längre dessa detektorer är, desto känsligare blir de.

Konstellationen av tre LISA-rymdfarkoster, som ska börja byggas 2025, kommer att innehålla tre Rubiks kubstorlekar i guld-platina-kuber som kommer att skjuta laserstrålar mot varandras teleskop miljontals kilometer bort.

När satelliterna följer jorden i dess omloppsbana runt solen, kommer alla mindre störningar i väglängden mellan dem att registreras av LISA och skickas tillbaka till forskarna. Forskare kommer sedan att kunna använda de exakta förändringarna i varje stråle för att triangulera för att bestämma var gravitationsstörningarna kommer ifrån och rikta optiska teleskop mot dem för vidare undersökning.

Eftersom gravitationspulseringar genereras redan innan supermassiva astronomiska objekt kolliderar, kommer LISA att ge forskarna en tidig varning flera månader innan kollisionen blir synlig för optiska teleskop.

Detektorns oöverträffade känslighet kommer också att ge ett fönster in i de svagaste pulseringar som härrör från kosmiska gryningshändelser – de blodiga efterdyningarna av Big Bang – och svara på några av kosmologins största och mest angelägna frågor.

Teleskopet, skapat som en del av ett samarbete mellan ESA, NASA och internationella forskare, kommer att lyftas till himlen ombord på Ariane 3-raketen 2035.

Läs också:

• Hassell och ESA har visat ett innovativt baskoncept för månens yta
• ESA:s bärraket Ariane 6 har klarat ett kritiskt motortest