एक अंतरिक्ष यान बस एक परमाणु की चौड़ाई से कम आंदोलन मापा

पृथ्वी से एक मिलियन मील की दूरी पर, एक यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के उपग्रह ने सोने-प्लेटिनम मिश्र धातु के दो फ्लोटिंग क्यूब्स ले जाते हुए दिखाया कि यह परमाणु नाभिक के पैमाने पर गति को मापना संभव है, जो ब्रह्मांड में कुछ सबसे विशाल वस्तुओं की प्रकृति को प्रकट कर सकता है। ।

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LISA पाथफाइंडर कहा जाता है, अंतरिक्ष यान विकसित लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस एंटीना (eLISA) के लिए परीक्षण बिस्तर है। परिणाम आज फिजिकल रिव्यू लेटर्स में एक पेपर में दिखाई दिए।

ELISA मिशन में सूर्य की परिक्रमा करने वाले तीन अंतरिक्ष यान शामिल होंगे। अंतरिक्षयान में से एक दो तरफ 621, 000 मील की दूरी का वर्णन करते हुए, दो अन्य लोगों की ओर एक लेज़र आग लगाएगा। पराबैंगनीकिरण की तुलना में लेजर एक मीटर के कुछ ट्रिलियन के भीतर जांच द्वारा किए गए परीक्षण द्रव्यमान के बीच की दूरी को मापेगा - परमाणुओं से छोटा। सटीक माप वैज्ञानिकों को गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अवलोकन करने की अनुमति देगा - गड़बड़ी जो अंतरिक्ष को स्वयं खींचती है - जो आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का एक परिणाम है। वह पासिंग तरंग L के एक ओर की लंबाई को दूसरे के सापेक्ष बदल देगी, और वैज्ञानिकों को अंतरिक्ष की वास्तविक वक्रता को देखने देगी।

"कहो कि क्या आपके पास न्यूयॉर्क में एक मास और टोरिनो [इटली] में एक था, " स्टेफानो विटाले, इटली के ट्रेंटो विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर और एलआईएसए पाथफाइंडर के प्रमुख अन्वेषक, स्मिथसोनियन डॉट कॉम को बताते हैं। "वे दोनों पृथ्वी के केंद्र की ओर तेजी से बढ़ रहे हैं। जब एक गुरुत्वाकर्षण लहर चलती है तो वे कुछ अलग दिशाओं में गिरने लगते हैं।"

लेकिन इस तरह के छोटे इरादों को ट्रैक करना मुश्किल है, फैबियो फवाटा ने कहा, एक संवाददाता सम्मेलन में ईएसए के निदेशालय के समन्वय कार्यालय के प्रमुख ने परिणामों की घोषणा की। यही कारण है कि LISA पाथफाइंडर लॉन्च किया गया था। "हमने तय किया कि हमें चलने से पहले चलना सीखना चाहिए, " उन्होंने कहा। "यह अपोलो के लिए मिथुन परियोजना के अनुरूप है ... हमने न केवल चलना सीखा है, बल्कि बहुत अच्छी तरह से जॉगिंग भी की है।"

LISA पाथफाइंडर के अंदर, सोने के प्लेटिनम मिश्र धातु के दो 1.9 किलोग्राम के टुकड़े बिल्कुल 14.8 इंच के तैरते हैं। एक लेज़र बीम प्रत्येक क्यूब से परिलक्षित होता है, और सुपरिम्पोज़्ड लेजर एक दूसरे के सापेक्ष उनकी गति को मापते हैं।

"हम LISA के लाखों किलोमीटर की दूरी पर ले गए और हमने इसे एक अंतरिक्ष यान में सिकोड़ दिया, " LISA पाथफाइंडर के ईएसए परियोजना वैज्ञानिक पॉल मैकनामारा ने कहा। LISA पाथफाइंडर गुरुत्वाकर्षण तरंगों को मापने के लिए बहुत छोटा है, लेकिन इससे पता चला कि उपकरण बहुत छोटे गतियों को माप सकते हैं और बाहरी वातावरण से कोई गड़बड़ी के साथ एक वातावरण बनाना संभव है।

LISA पाथफाइंडर ने दिखाया कि यह फेमटोमीटर पैमाने पर गति उठा सकता है - एक मीटर के एक अरबवें हिस्से का दस लाखवाँ हिस्सा। मार्टिन Hewitson, LISA पाथफाइंडर के वरिष्ठ वैज्ञानिक ने कहा कि यह उम्मीद से बेहतर था। उन्होंने कहा, "हम पिकोमीटर स्केल गतियों को देखना चाहते थे।" एक पिकमीटर एक महिलामीटर से 1, 000 गुना बड़ा है। "यह जमीन पर [टिप्पणियों] की तुलना में 100 गुना बेहतर है।"

गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पहले भी पता चला है। लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल वेव ऑब्जर्वेटरी (LIGO) में काम करने वाले वैज्ञानिकों ने फरवरी में घोषणा की कि उन्हें मिल गया है। दो ब्लैक होल के टकराने से लहरें बनने की संभावना थी।

लेकिन LIGO पृथ्वी पर है, जिसका अर्थ है कि यह गुरुत्वाकर्षण तरंगों के प्रकार को नहीं देख सकता है जो अन्य घटनाओं द्वारा निर्मित हो सकते हैं। ग्रह के दूसरी तरफ भूकंप, गुजरते हुए ट्रक, और यहां तक ​​कि उपकरणों के थर्मल विस्तार से भी सिग्नल डूब सकते हैं। एक अन्य कारक आकार है। कोई भी ग्राउंड-आधारित डिटेक्टर केवल इतना बड़ा हो सकता है; एलआईजीओ, जो एक एल-आकार का भी वर्णन करता है, एक तरफ 2.5 मील की दूरी पर है, और 695 मील की प्रभावी लंबाई प्राप्त करने के लिए दर्पण के बीच लेजर को आगे और पीछे उछालता है। नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के एक शोध सहयोगी प्रोफेसर और LIGO में काम करने वाले वैज्ञानिकों में से एक, शेन लार्सन ने कहा कि यह कुशलता से गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखने के लिए पर्याप्त है, जो लगभग 100 हर्ट्ज से 1, 000 हर्ट्ज तक मापा जाता है। (जब LIGO टीम ने अपनी खोज की घोषणा की तो सबसे कम आवृत्ति "सुना" लगभग 35 हर्ट्ज थी)। यह लगभग 300, 000 से 8.5 मिलियन मीटर की तरंग दैर्ध्य का अनुवाद करता है। (गुरुत्वाकर्षण तरंगें प्रकाश की गति से चलती हैं)। इसका मतलब है कि ब्लैक होल से टकराने के अलावा, LIGO न्यूट्रॉन सितारों को सुन सकता है क्योंकि वे स्पिन करते हैं या एक दूसरे में सर्पिल के जोड़े के रूप में।

eLISA, हालांकि, गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखने में सक्षम होगा, जिन्हें पास होने में कई सेकंड लगते हैं - लगभग 0.0001 से 1 Hz, जो गुरुत्वाकर्षण तरंगों का 3 अरब किलोमीटर तक अनुवाद करता है।

लार्सन ने कहा कि आवृत्ति रेंज उन वस्तुओं और घटनाओं का पता लगाने की अनुमति देती है जो LIGO से मेल नहीं खा सकते हैं। "हम न्यूट्रॉन सितारों को देख सकते हैं जो एक दूसरे की परिक्रमा कर रहे हैं, लेकिन बहुत पहले, एक दूसरे के करीब आने से पहले, " उन्होंने कहा। "या सफेद बौने तारे। सफ़ेद बौने संपर्क करेंगे और विलय करेंगे, लेकिन LIGO उन्हें देखने से पहले ऐसा करेगा।" हालांकि, एलिसा उन्हें उठाएगी।

विटाले ने कहा कि eLISA ब्लैक होल और गांगेय केंद्रों के बारे में कुछ बुनियादी सवालों के जवाब देगा। "हम जानते हैं कि प्रत्येक आकाशगंगा में सैकड़ों हजारों अरबों सौर द्रव्यमान से एक ब्लैक होल होता है, " उन्होंने कहा। "[एक एलिसा] उस आकार के बैक होल की टक्कर को देख सकता है। हम एक छोटे ब्लैक होल को एक बड़े ब्लैक होल में गिरते हुए भी देख सकते हैं; यह एक संकेत भेजता है जो ब्लैक होल के चारों ओर गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के मानचित्रण की अनुमति देता है।" उन क्षेत्रों का सटीक आकार खगोल भौतिकी में एक महत्वपूर्ण खुला प्रश्न है। यह भी दिखा सकता है कि क्या ब्लैक होल में वास्तव में घटना क्षितिज है।

लार्सन ने कहा कि बड़े ब्लैक होल के टकराव को देखकर यह भी कहा जा सकता है कि गैलेक्टिक केंद्रों में ब्लैक होल इतने बड़े कैसे हो गए। "हम ब्रह्मांड में बहुत जल्दी ब्लैक होल देखते हैं। वे जल्दी कैसे बड़े हो जाते हैं? LISA इन्हें देखने योग्य ब्रह्मांड के किनारे देख सकता है।"

eLISA को 2034 में लॉन्च करने की योजना है, और लॉन्च होने के कुछ महीनों के भीतर डेटा लेना शुरू कर देना चाहिए।