Eine Gruppe europäischer Forscher hat vorgeschlagen, dass die Umlaufbahn des Mondes als riesiger Detektor für Gravitationswellen genutzt werden könnte – Pulsationen im eigentlichen Gefüge der Raumzeit. Diese Wellen, die viel kleiner sind als das, was vorhandene Detektoren auffangen können, stammen aus dem frühen Universum.
Kosmische Ereignisse mit riesigen Massen, wie Kollisionen zwischen Schwarzen Löchern, können so viel Energie freisetzen, dass sie das Raum-Zeit-Kontinuum physisch verzerren und Wellen verursachen, die als Gravitationswellen bekannt sind.
Obwohl dieses Phänomen erstmals vor über einem Jahrhundert von Albert Einstein vorhergesagt wurde, wurden Gravitationswellen erst 2015 direkt nachgewiesen.
Um Gravitationswellen zu erkennen, feuern Objekte wie LIGO und Virgo Laserstrahlen durch 4 km lange Tunnel und warten darauf, dass sie abweichen.
Der Grund dafür ist, dass nach der Reduzierung anderer Umwelteinflüsse jede winzige Änderung dieses Laserstrahls darauf hindeutet, dass er von einer Gravitationswelle beeinflusst wurde, was die Realität buchstäblich verzerrt. Diese Verzerrung kann nur ein Tausendstel der Breite eines Protons betragen, aber diese empfindlichen Instrumente können sie erkennen.
Im Laufe der Jahre wurden Dutzende von Detektionen durchgeführt, aber die aktuelle Technologie kann nur Signale innerhalb bestimmter Frequenzen erfassen.
In einer neuen Studie haben Wissenschaftler von UAB und IFAE in Spanien und dem University College London einen neuen Weg vorgeschlagen, um Gravitationswellen bei viel niedrigeren Frequenzen unter Verwendung der Umlaufbahn des Mondes um die Erde zu erkennen.
Die Apollo-Astronauten hinterließen Spiegel auf der Mondoberfläche, und Observatorien hier auf der Erde richten ständig Laser auf sie und messen, wie sie reflektieren.
Dadurch können Wissenschaftler die Entfernung des Mondes von der Erde auf 1 cm genau verfolgen.In gewisser Weise ist dies eine viel größere Version bestehender Gravitationswellendetektoren, aber wo LIGO-Laser nur 4 km zurücklegen, beträgt die durchschnittliche Entfernung zum Mond 384.400 km.
Die Genauigkeit unserer Messungen zum Mond, die zusätzliche Entfernung und die Tatsache, dass der Mond 28 Tage benötigt, um die Erde zu umrunden, machen diese Methode besonders empfindlich für den Nachweis von Gravitationswellen im Mikrohertz-Bereich.
Solche Frequenzen übersteigen die Möglichkeiten bestehender Detektoren, sind aber für Wissenschaftler von besonderem Interesse.
Es wird angenommen, dass Mikrohertz-Gravitationswellen aus dem sehr frühen Universum stammen, da es Übergänge zwischen Hochenergiephasen durchläuft. Das Finden und Entschlüsseln dieser Wellen kann eine riesige Menge neuer Informationen über eine schwierige Periode in der Geschichte des Universums liefern, die es zu untersuchen gilt.
Dies ist nicht das erste Mal, dass der Mond für eine Rolle beim Nachweis von Gravitationswellen in Betracht gezogen wird. Letztes Jahr schlug ein anderes Team von Wissenschaftlern vor, dass die Mondoberfläche aufgrund ihrer Isolierung von Hintergrundgeräuschen ein idealer Ort für ein zukünftiges Objekt sein könnte.
Der Hauptvorteil des neuen Vorschlags besteht jedoch darin, dass er überhaupt nicht den Bau einer neuen Anlage erfordert – vorhandene Technologien können einfach umfunktioniert werden.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.
2022-03-18 20:23:25
Autor: Vitalii Babkin