Önerilen ay sismometresinin bilgisayar destekli tasarım (CAD) modeli (a) ve üstten görünümü (b). Üst kütle ve sütunlar alüminyumdan, test kütlesi ise erimiş silikadan yapılmıştır. Test kütlesi, kendisine üç küp iliştirilmiş tek bir silika elyafı kullanılarak asılır. Her küpte test kütlesinin dikey ve yatay hareketlerini izleyen iki ayna bulunur. Altın kutular, optik kafayı içeren yarı monolitik bileşen (QMC) kafeslerini temsil eder; kafesler devre tahtasına monte edilir. Mavi diskler BOSEM’lerdir. Ayna küplerinin hareketi eğik bir koordinat sistemi kullanılarak temsil edilir; burada r1,2,3 ve z1,2,3 ayna küpünün yer değiştirmesini temsil eder ve r1 x boyunca birim vektör. Ek olarak, rotasyon Rr1,2,3 bağlantı olmadan dikey hareket z ile gösterilebilir1,2,3. Kredi: Science China Press
Pekin Normal Üniversitesi Astronomi Bölümü liderliğindeki bir ekip, yakın zamanda ayın yüzeyine sismometreler yerleştirerek yerçekimi dalgalarını (GW’ler) tespit etmek için umut verici bir plan önerdi. Onların araştırması yayınlanan dergide Bilim Çin Fizik, Mekanik ve Astronomi.
Ay’ı Weber’in çubuk tarzı rezonans kütlesi olarak kullanan deney, desi-Hertz kütleçekim dalgalarının tespitinden yararlanıyor. Araştırmacılar ay yüzeyinde bir dizi küçük lazer interferometrik sismometre inşa etmeyi planlıyor. Ay’ın 0,1 ile 1 Hz arasında değişen doğal rezonans frekansı, orta kütleli kara deliklerin (IMBH’ler) birleşmesi ve nötron yıldızlarının çarpışması gibi önemli astrofizik olaylardan kaynaklanan yerçekimi dalgalarını tespit etme potansiyeline sahiptir.
Sismometrelerin kurulması, desi-Hertz GW’lerin geçmesinin neden olduğu ayın şekli ve konumundaki değişiklikleri gözlemlemeyi mümkün kılacaktır. Bu frekans aralığı, çeşitli Hertz ve mili-Hertz’de tepe hassasiyeti sergileyen yer tabanlı dedektörler (LIGO ve diğerleri) ve devam eden uzay tabanlı antenler (LISA ve diğerleri) gibi mevcut dedektörler tarafından kapsanan GW spektrumunun boşluğunu doldurur ( 10−3 Hz), sırasıyla.
Deneyin tasarım ve uygulama stratejisi ana hatlarıyla belirtilmiştir. Ekip, ayın öteleme ve dönme hareketlerini izlemek için altı serbestlik derecesini (DOF) algılayan sismometreler kullanmayı planlıyor. Tüm mekanik DOF’ler zayıf bir şekilde çapraz bağlanmıştır. Ayrıca ayın izlenmesi için iki aşamalı bir sensör sistemi önerilmiştir.
Ay sismik yer değiştirmesi için interferometrik sensörler kullanılacak ve ay depremleri gibi düşük frekanslı ve yüksek DC yer değiştirme için Birmingham optik sensörü ve elektromanyetik aktüatör (BOSEM) kullanılacak. Donanım tasarımı makul bir şekilde 10 hassasiyete ulaşabilir−11 karekök Hertz başına m. Yani önerilen tasarım, frekansı 1 Hz olan bir sinyal için ay jeolojisinin minimum titreşiminin 10 olduğunu tespit edebilir.−11 M.
Dizinin konumu da dikkatle değerlendirilmektedir. Ay’da atmosfer bulunmaması nedeniyle gece ve gündüz arasında önemli sıcaklık değişimleri yaşanır. Sabit, düşük sıcaklık koşullarını karşılayan dört soğuk nokta bulunmuştur. Ancak sitenin seçimi, daha doğru bilgi sağlamak için gelecekteki ay misyonuna bağlıdır.
Görev zorluklarının üstesinden gelmek için teklife işten çıkarmalar da dahil edildi. Örneğin, her sismometrenin altı fotodetektörü vardır, ancak yerel topoğrafyayı ölçmek için yalnızca dört tanesi gereklidir. Beş sismometrenin açılma düzeni aynı zamanda yerel ay yüzeyi deformasyonlarını yakalamak için dikkatli bir şekilde tasarlanmıştır ve çevredeki bölgelerdeki daha büyük deformasyonlara yönelik tahminlerde bulunabilmektedir. En uç senaryoda, yalnızca iki ayrı sismometre tespit iddiasında bulunabilir.
Ancak zorluklar önümüzde duruyor. Arka plandaki aşırı termal sismik gürültüden kaçınılamaz. Ayrıca veri toplama, depolama ve işleme zorludur. Sismometreler ile Dünya arasında güvenilir ve yüksek bant genişliğine sahip bir iletişim bağlantısı kritik öneme sahip olacaktır. Bu gereksinimlere rağmen, devam eden gelişmelerin ve gelecekteki çözümlerin bu zorlukları gidermesi beklenmektedir.
Genel olarak, desi-Hertz yerçekimi dalgalarını (GW’ler) tespit etmek için ayda bir interferometrik sismometre dizisi inşa etme teklifi, GW fiziği araştırmalarına katkıda bulunma ve IMBH’ler gibi olayların araştırılmasını kolaylaştırma potansiyeline sahiptir. Ay’ın benzersiz ortamı ve özelliklerine dayanarak evrene dair anlayışımızı ilerletebilir ve GW astronomi alanını genişletebilir.
Daha fazla bilgi:
Junlang Li ve diğerleri, Ay’ın yakınındaki bir interferometrik sismometre dizisi ile yerçekimi dalgasını tespit etmek, Bilim Çin Fizik, Mekanik ve Astronomi (2023). DOI: 10.1007/s11433-023-2179-9
Alıntı: Ay’ın yakın tarafında bir interferometrik sismometre dizisi ile yerçekimsel dalgaların tespit edilmesi (2023, 7 Kasım), 7 Kasım 2023 tarihinde https://phys.org/news/2023-11-gravitational-interferometric-seismometer-array-lunar.html adresinden alınmıştır.
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla yapılan her türlü adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir kısmı çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgilendirme amaçlı sağlanmıştır.