Lisa Pathfinder -satelliitti selvittää menetelmää mitata tarkasti painovoima-aaltoja. Kuvassa oikealla mittalaite, joka on satelliitin kuoren alla. Kuva: Esa
Lisa Pathfinder -satelliitti selvittää menetelmää mitata tarkasti painovoima-aaltoja. Kuvassa oikealla mittalaite, joka on satelliitin kuoren alla. Kuva: Esa

Albert Einsteinin ennustamia gravitaatioaaltoja ei ole vielä löydetty.

Euroopan avaruusjärjestö Esa on lähettänyt avaruuteen Lisa Pathfinder -tutkimussatelliittin. Se testaa tekniikoita, joilla joskus ehkä löydetään gravitaatioaaltoja.

Avaruuden rajuimmat ilmiöt tuottavat painovoima-aaltoja. Albert Einstein ennusti gravitaatioaallot yleisessä suhteellisuusteoriassaan marras-joulukuussa jo vuonna 1915 eli tasan sata vuotta sitten. Sata vuotta niitä on etsittykin, mutta vielä niitä ei ole löydetty.

Lisa Pathfinder kohosi avaruuteen Vega-kantoraketin nokassa Kouroun avaruuskeskuksesta Ranskan Guyanasta. Se sijaitsee Etelä-Amerikan pohjoisrannikolla.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Tutkimussatelliitti kohoaa seitsemässä viikossa niin sanottuun Lagrangen pisteeseen L1. Se on 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta Auringon suunnalla. Lagrangen pisteessä satelliitti pysyy suunnilleen paikoillaan.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Pathfinderissa on vain yksi tutkimuslaite. Tarkka laser mittaa heikossa mikropainovoimassa kahta kullasta ja platinasta tehtyä massakimpaletta ja niiden etäisyyttä. Nämä palaset ovat painottomassa tilassa luotaimen sisällä.

Testimassat on suunniteltu siten, että niiden tila muuttuu vain painovoiman vaikutuksesta.

Massat on valmistettu kullan ja platinan seoksesta. Siksi ne ovat erittäin tiheitä. Kaksikiloisen kuution tahkon sivu on 4,6 senttiä. Massat kelluvat tyhjiössä 38 sentin päässä toisistaan.

Tutkijat tietävät, kuinka painovoima vaikuttaa kappaleisiin, ja he mittaavat ennustettuja poikkeamia tarkan laserin avulla. Laserilla voi mitata etäisyyksiä, jotka ovat vain sadastuhannesosa hiuksen leveydestä.

Jos massat liikkuvat, laservalon voima vahvenee tai heikkenee, ja sen voi laskea. Tämä on lähes rutiinia Maan päällä, mutta saman asian tekeminen avaruudessa on paljon vaativampaa. Mittatarkkuus on BBC:n jutun mukaan samaa luokkaa kuin jos Lontoon ja New Yorkin välillä mitattaisiin kahden pilvenpiirtäjän etäisyyttä ja löydettäisiin poikkeama, joka on hiuksen murto-osia.

Laite ei suoraan tunnista gravitaatioaaltoja, mutta voi osoittaa, millä tekniikoilla niitä voisi löytää.

Satelliitissa on Nasan mukaan laite, joka pitää sen vakaana ja poistaa kaikki ulkoiset häiriöt mittauksista. Tyhjässäkin avaruudessa luotaimeen vaikuttaa esimerkiksi Auringon säteilypaine. Se on pienen pieni, mutta säteilyn vaikutus pitää eliminoida.

Jos Pathfinder todistaa, että mittaustekniikka toimii, Esa toteuttaa samantyyppisen lennon 2030-luvulla. Isompi ja tarkempi observatorio tutkisi avaruuden gravitaatioaaltoja.

Varsinainen observatorio käyttäisi samanlaisia antureita, mutta ne olisi sijoitettu kolmeen erilliseen tutkimussatelliittiin, jotka olisivat noin miljoonan kilometrin päähän toisistaan. Tutkijat mittaisivat näiden etäisyyksiä tarkalla laitteella.

Paremmalla laitteella voisi mitata tarkasti niitä painovoima-aaltoja, joita syntyy esimerkiksi tähtien räjähtäessä. Painovoima on hyvin heikkoa, vaikka räjähdys on valtava.

”Me uskomme, että gravitaatioaallot etenevät valon nopeudella ja että ne kantavat tietoa siitä ilmiöstä, joka ne tuotti”, sanoo professori Mike Cruise Birminghamin yliopistosta BBC:lle.

”Jos kaksi mustaa aukkoa törmää toisiinsa, voisimme laskea painovoima-aalloista mustien aukkojen massan ja muita törmäyksen yksityiskohtia.”

Supermassiiviset mustat aukot kiinnostavat tutkijoita, koska niiden syntyminen ja evoluutio on yhteydessä galakseihin, joissa ne sijaitsevat. Mustat aukot voivat kertoa, kuinka universumin isoimmat rakenteet kehittyivät nykyiseen muotoonsa.

Pathfinder maksaa Esalle noin 450 miljoonaa euroa. Alun perin se piti lähettää taivaalle jo vuonna 2008.

Sisältö jatkuu mainoksen alla