Choć mogłoby wydawać się, że w całym kosmosie nic się nie dzieje, to jednak instrumenty naukowe co rusz odkrywają eksplodujące gwiazdy, zderzenia galaktyk, rozszarpywanie gwiazd przez czarne dziury, czy także zderzenia czarnych dziur lub gwiazd neutronowych.
Te dwa ostatnie zdarzenia jeszcze do niedawna pozostawały zdarzeniami czysto teoretycznymi. Odkąd jednak uruchomiono obserwatorium LIGO, naukowcy zaczęli obserwować je niemal co chwilę. LIGO jest pierwszym instrumentem zdolnym do wykrywania fal grawitacyjnych, czyli zmarszczek czasoprzestrzeni powstających w najbardziej energetycznych zderzeniach we wszechświecie. Nasłuchując takich fal grawitacyjnych, jesteśmy w stanie nie tylko powiedzieć, jakie obiekty w danym przypadku się zderzyły ze sobą, ale jesteśmy w stanie nawet określić ich masy. To szokująca informacja, jeżeli weźmiemy pod uwagę fakt, że zmarszczka czasoprzestrzeni przelatując przez Ziemię, jest w stanie skurczyć lub rozciągnąć przestrzeń o długość mniejszą od… średnicy atomu. Na szczęście obecnie dostępne detektory są w stanie mierzyć te zmarszczki z dokładnością do jednej dwutysięcznej średnicy protonu.
Czytaj także: Instrument LIGO przekroczył wszelkie granice. Przynajmniej te kwantowe
Choć LIGO wciąż dostarcza fenomenalnych danych obserwacyjnych, które zmieniają nasze postrzeganie czarnych dziur, supermasywnych czarnych dziur i gwiazd neutronowych we wszechświecie, to naukowcy już pracują nad kolejnymi generacjami detektorów fal grawitacyjnych. Jednym z takich instrumentów miałby być Teleskop Einsteina, który mógłby zostać zbudowany na granicy Niemiec, Belgii i Holandii.
Tutaj warto przypomnieć dwie obserwacje. Pierwsze fale grawitacyjne zarejestrowano na Ziemi w 2015 roku. Sygnał, który dotarł do Ziemi, trwał zaledwie 0,2 sekundy, ale wystarczył do tego, aby ustalić, że jego źródłem jest zderzenie dwóch czarnych dziur. W 2017 roku naukowcy zaobserwowali znacznie dłuższy sygnał trwający 100 sekund. W tym przypadku doszło do zderzenia dwóch gwiazd neutronowych, czyli obiektów o rozmiarach rzędu zaledwie 20 kilometrów, ale posiadających masę nawet 2 mas Słońca. W takich niezwykle energetycznych zderzeniach powstają ciężkie pierwiastki takie jak złoto. Naukowcy szacują, że w takim zderzeniu gwiazd neutronowych powstaje złoto o masie kilku mas Księżyca. Mało tego, niemal całe złoto istniejące we wszechświecie powstało właśnie w takim zderzeniu gwiazd neutronowych. Tak, to na twoim palcu także.
Czym zatem miałby być Teleskop Einsteina?
Detektor fal grawitacyjnych, nad którym obecnie pracują naukowcy, ma jeden cel: ich precyzja musi być co najmniej dziesięciokrotnie wyższa od obecnie działających detektorów tego typu. To z kolei oznacza, że będzie można za jego pomocą obserwować obszar tysiąckrotnie większy od tego, który obserwuje się obecnie. Można się zatem spodziewać, że tempo odkrywania kolejnych sygnałów znacząco wzrośnie, kiedy taki instrument wejdzie do użytku, bowiem będzie on w stanie dostrzec zderzenia, których obecne instrumenty nie widzą.
Według planów Teleskop Einsteina będzie składał się z trzech detektorów, z których każdy będzie miał dwa interferometry umieszczone w „ramionach” o długości 10 kilometrów. Mało tego, wszystkie detektory zostaną umieszczone na głębokości 250 metrów pod powierzchnią Ziemi. Miałyby one wykonywać pomiary bezustannie. Za każdym razem przy pierwszym wykryciu sygnału, miałyby one wysyłać dane do teleskopów optycznych i innych, które natychmiast kierowałyby swoje zwierciadła w kierunku źródła takiego sygnału. Dzięki temu naukowcy mogliby obserwować nie tylko fale grawitacyjne, ale rozbłyski optyczne czy błyski gamma pochodzące z tego samego zdarzenia. W ten sposób astronomowie zbieraliby kompleksowy obraz całej kolizji.
Teleskop Einsteina znajduje się aktualnie w fazie przygotowawczej. Szacuje się, że koszt jego budowy wyniesie niecałe 2 miliardy dolarów, a koszt użytkowania około 40 milionów euro rocznie. Jeżeli nie pojawią się żadne opóźnienia, budowa instrumentu rozpocznie się już w 2026 roku, dzięki czemu wejdzie on do pracy już w 2035 roku.