İşte bu yüzden aya yerçekimi dalgası gözlemevi kurmalıyız

Bilim insanları uzun süredir tahmin edilen ilk kütleçekim dalgasını 2015 yılında tespit etti ve o zamandan beri araştırmacılar daha iyi dedektörler arayışındaydı. Ancak Dünya sıcak ve sismik açıdan gürültülü ve bu da Dünya tabanlı dedektörlerin etkinliğini her zaman sınırlayacak.

Ay yeni bir kütleçekim dalgası gözlemevi için doğru yer mi? Olabilir. Uzaya teleskop göndermek işe yaradı ve teklifin çok karmaşık olmasına rağmen aya bir GW gözlemevi kurmak da işe yarayabilir.

Astronominin çoğu ışıkla ilgilidir. Onu ne kadar iyi hissedersek doğa hakkında o kadar çok şey öğreniriz. Hubble ve JWST gibi teleskopların uzayda olmasının nedeni budur. Dünya’nın atmosferi teleskop görüntülerini bozuyor ve hatta kızılötesi gibi bazı ışıkları bile engelliyor. Uzay teleskopları bu iki sorunun da üstesinden geliyor ve astronomide devrim yarattı.

Yerçekimi dalgaları hafif değildir ancak onları algılamak yine de aşırı hassasiyet gerektirir. Tıpkı Dünya’nın atmosferinin teleskop gözlemlerine “gürültü” katabilmesi gibi, Dünya’nın sismik aktivitesi de yerçekimsel dalga dedektörleri için sorunlara neden olabilir. Ay’ın dinamik, sürekli değişen gezegenimize göre büyük bir avantajı var: Çok daha az sismik aktiviteye sahip.

Ay’ın sismik aktiviteye sahip olduğunu Apollo günlerinden beri biliyoruz. Ancak Dünya’nın aksine, faaliyetlerinin çoğu gelgit kuvvetleri ve küçük göktaşı çarpmalarıyla ilgilidir. Sismik aktivitenin çoğu da Dünya’nınkinden daha zayıf ve çok daha derin. Bu, Ay Yerçekimi Dalgası Antenini (LGWA) geliştiren araştırmacıların dikkatini çekti.

LGWA’nın geliştiricileri şunu yazdı: yeni kağıt“Ay Yerçekimi Dalgası Anteni: Görev Çalışmaları ve Bilim Örneği” ve bunu arXiv ön baskı sunucusu. Baş yazar, Tata Temel Araştırma Enstitüsü, Bangalore, Hindistan’daki Uluslararası Teorik Bilim Merkezi’nden fizikçi/astrofizikçi olan Parameswaran Ajith’tir. Ajith aynı zamanda LIGO Bilimsel İşbirliğinin de bir üyesidir.

Aydaki bir yerçekimsel dalga gözlemevi (GWO), frekans kapsamındaki bir boşluğu kapatacaktır.

Yazarlar, “Ayın büyüklüğü ve ayın sismik arka planının ürettiği beklenen gürültü göz önüne alındığında, LGWA, yaklaşık 1 mHz ila 1 Hz arasındaki GW’leri gözlemleyebilecektir” diye yazıyor. “Bu, LGWA’yı, birkaç milihertz civarında tepe hassasiyetine sahip LISA gibi uzay kaynaklı dedektörler ile Einstein Teleskobu veya Kozmik Kaşif gibi gelecekte önerilen karasal dedektörler arasındaki eksik bağlantı haline getirecektir.”

Eğer inşa edilirse, LGWA gezegen ölçeğinde bir dedektör dizisinden oluşacaktır. Ay’ın benzersiz koşulları, LGWA’nın kütleçekim dalgası bilimine daha büyük bir pencere açmasını sağlayacak. Ay, yazarların ‘sismik sessizlik’ olarak tanımladığı son derece düşük arka plan sismik aktivitesine sahiptir. Arka plan gürültüsünün olmaması, daha hassas tespitlere olanak sağlayacaktır.

Ay ayrıca kalıcı olarak gölgelenen bölgelerinde (PSR’ler) son derece düşük sıcaklıklara sahiptir. Dedektörlerin aşırı soğutulması gerekir ve PSR’lerdeki soğuk sıcaklıklar bu görevi kolaylaştırır. LGWA, ay kutuplarından birindeki PSR kraterinde bulunan dört dedektörden oluşacaktır.

LGWA, potansiyel olarak oyunun kurallarını değiştiren bilimsel getirisi olan iddialı bir fikir. Elektromanyetik spektrum boyunca gözlem yapan teleskoplar ve nötrino ve kozmik ışın dedektörleri (çoklu haberci astronomisi olarak adlandırılır) ile birleştirildiğinde, bir dizi kozmik olaya ilişkin anlayışımızı ilerletebilir.

LGWA, kozmik patlamaları tespit etmek için bazı benzersiz yeteneklere sahip olacak. Yazarlar, “Yalnızca LGWA, gelgit kesintisi olayları (TDE’ler) ve SNe Ia gibi WD’leri (beyaz cüceler) içeren astrofiziksel olayları gözlemleyebilir” diye açıklıyor. Ayrıca yalnızca LGWA’nın gökbilimcileri nötron yıldızları da dahil olmak üzere güneş kütlesindeki kompakt ikili dosyaların birleşmesinden haftalar hatta aylar önce uyarabileceğine dikkat çekiyorlar.

LGWA aynı zamanda erken evrendeki daha hafif orta kütleli kara delik (IMBH) ikili dosyalarını da tespit edebilecek. IMBH’ler, bizimki gibi galaksilerin kalbinde günümüzün süper kütleli kara deliklerinin (SMBH’ler) oluşmasında rol oynadı. Astrofizikçilerin kara delikler ve bunların nasıl evrimleştiğiyle ilgili pek çok cevaplanmamış sorusu var ve LGWA bunların bazılarının yanıtlanmasına yardımcı olmalı.

Galaksimizin dışındaki Çift Beyaz Cüce (DWD) birleşmeleri, LGWA’nın tek başına hissedebileceği başka bir şeydir. Hubble Sabitini ölçmek için kullanılabilirler. Onlarca yıldır bilim insanları Hubble sabitine ilişkin daha hassas ölçümler elde etti ancak hala tutarsızlıklar var.

LGWA ayrıca bize ay hakkında daha fazla bilgi verecek. Sismik gözlemleri ayın iç yapısını her zamankinden daha ayrıntılı olarak ortaya çıkaracak. Bilim adamlarının onun oluşumu, tarihi ve evrimi hakkında hâlâ bilmediği pek çok şey var. LGWA’nın sismik gözlemleri aynı zamanda ayın jeolojik süreçlerini de aydınlatacak.

LGWA misyonu halen geliştirilme aşamasındadır. Uygulanmadan önce bilim adamlarının onu nereye yerleştirmeyi planladıkları hakkında daha fazla bilgiye sahip olmaları gerekiyor. Ön Soundcheck misyonunun devreye girdiği yer burasıdır.

2023 yılında ESA, Soundcheck’i Ay için Rezerv Bilim Faaliyetleri Havuzuna seçti. Soundcheck yalnızca sismik yüzey yer değiştirmesini, manyetik dalgalanmaları ve sıcaklığı ölçmekle kalmayacak, aynı zamanda bir teknoloji tanıtım görevi de olacak. Yazarlar, “Soundcheck teknolojisinin doğrulanması, konuşlandırmaya, eylemsiz sensör mekaniğine ve okumaya, termal yönetime ve platform seviyelendirmeye odaklanıyor” diye açıklıyor.

Astronomi, astrofizik, kozmoloji ve ilgili bilimsel çalışmalarda, her zaman yeni keşiflerin, evrene ve ona nasıl uyum sağladığımıza dair yeni bir anlayışın eşiğindeymişiz gibi görünüyor. Her zaman böyle görünmesinin nedeni bunun doğru olmasıdır. İnsanlar bu konuda giderek daha iyi hale geliyor ve GW biliminin ortaya çıkışı ve gelişmesi, daha yeni başlıyor olmamıza rağmen bunu gösteriyor. Bilim adamlarının ilk GW’yi tespit etmesinden bu yana on yıl bile geçmedi.

Buradan sonra işler nereye gidecek?

Yazarlar makalelerinde şöyle yazıyor: “GW bilimi için bu iyi geliştirilmiş yol haritasına rağmen, evrenimizin GW’ler aracılığıyla keşfedilmesinin henüz başlangıç ​​aşamasında olduğunun farkına varmak önemli.” “Astrofizik ve kozmoloji üzerinde beklenen muazzam etkiye ek olarak, bu alan beklenmedik ve temel keşifler için yüksek bir olasılık taşıyor.”