LISA – що було до Великого вибуху?
А ось ще один космічний проект, який міг би перевернути наші уявлення про навколишній світ. Це лазерна інтерферометрична космічна антена (LISA) і те, що прийде слідом за нею. Не виключено, що апарати, подібні до цього, зможуть зробити неможливе: з'ясувати, що відбувалося до Великого вибуху.
Астрономи давно зуміли виміряти швидкість, з якою від нас віддаляються далекі галактики. (Вимірюється ця величина за допплерівським зрушенням, тобто зміною довжини світлових хвиль від об'єктів, які швидко наближаються до нас або швидко від нас віддаляються.) Таким чином, нам відома нинішня швидкість розширення Всесвіту. Якщо ж «відмотати плівку назад», можна визначити, коли саме воно почалося. Саме таким способом вчені визначили, що Великий вибух мав місце 13, 7 млрд років тому. Проблема, однак, у тому, що найсучасніший нинішній апарат — WMAP (зонд мікрохвильової анізотропії імені Уїлкінсона) — здатний зазирнути в минуле і подивитися, що творилося у Всесвіті приблизно через 400 000 років після вибуху. Про те, чому стався Великий вибух, що його викликало і що саме вибухнуло, не може поки сказати ніхто.
Саме тому проект LISA викликає такий інтерес. Передбачається, що ця антена реєструватиме зовсім новий тип випромінювання: гравітаційні хвилі, народжені безпосередньо в момент Великого вибуху.
Кожен новий вид випромінювання, який людству вдавалося перетворити на інструмент пізнання, змінював як фізичні формули, а й погляд на світ. Коли Галілей вперше використав оптичний телескоп для вивчення зірок та планет та складання карти зоряного неба, народилася сучасна астрономія. Коли невдовзі після Другої світової війни з'явилися радіотелескопи, перед нами виник Всесвітвибухових зірок і чорних дірок. Тепер настав час третього покоління телескопів; Цілком можливо, що ці апарати, здатні реєструвати гравітаційні хвилі, розкриють перед нам ще більш захоплюючі перспективи і ми побачимо світ чорних дір, вищих вимірів і навіть Мультивселена, що стикаються.
Попередньо запуск цього космічного апарату запланований на період з 2018 по 2020 р. Згідно з проектом LISA складатиметься з трьох апаратів, з'єднаних лазерними променями та утворюючих у космосі гігантський трикутник зі стороною близько 5 млн км. Таким чином, це буде найбільший прилад колись виведений у космос. Апарати системи LISA злегка похитуватимуться на гравітаційних хвилях, які досі блукають Всесвітом після Великого вибуху. Лазерні промені, що з'єднують апарати, відчують будь-яке обурення, а спеціальні датчики дозволять зареєструвати частоту та інші характеристики цього збурення. Якщо все вийде, вчені зможуть побачити світ таким, яким він був одразу після Великого вибуху, — скажімо, через трильйонну частку секунди після нього. (За Ейнштейном, простір-час може розтягуватися і згинатися і нагадує за своїми властивостями натягнуте полотно. Будь-яке серйозне обурення у Всесвіті, таке як зіткнення чорних дірок або Великий вибух, породжує на цьому полотні бриж, що розбігається в різні боки. Ця бриж, або гравітаційні хвилі, занадто малі, щоб їх можна було помітити за допомогою звичайних інструментів, але система LISA буде досить великою і чутливою, щоб засікти вібрації, спричинені гравітаційними хвилями.)
Але LISA не тільки зможе зареєструвати випромінювання від чорних дірок, що стикаються: не виключено, що за допомогою цього інструменту нам вдасться зазирнути і в до вибухову епоху, що ранішевважалося принципово неможливим.
Нині є кілька теорій у тому, що була епоха до Великого вибуху; ці теорії здебільшого побудовані з урахуванням теорії струн — моєї наукової спеціальності. В одному сценарії наш Всесвіт являє собою гігантський міхур незрозумілої природи, який безперервно розширюється. Ми живемо на оболонці цього гігантського міхура (ми приклеєні до неї, як мухи до липкого паперу). Але наш Всесвіт-міхур існує в океані інших міхурів-всесвітів, що утворюють разом так званий Мультіввсесвіт - щось на кшталт вселенської піни. Іноді ці бульбашки можуть зіштовхуватися (даваючи нам теорію «великого плюха»), а можуть ділитися більш дрібні бульбашки і потім знову розширюватися («вічна інфляція»). Кожна з до вибухових теорій передбачає свій варіант поведінки Всесвіту після Великого вибуху і свій характер гравітаційних хвиль у ньому. LISA зможе виміряти гравітаційне випромінювання, що виникло після Великого вибуху, і порівняти його з різними прогнозами теорії струн. Таким чином, цілком можливо, що цей проект допоможе фізикам виключити або навпаки підтвердити деякі з цих теорій.
Але навіть якщо LISA виявиться недостатньо чутливою для цієї тонкої задачі, з нею, можливо, впораються детектори наступного покоління - такі як "Спостерігач Великого вибуху" (ВВО).
Якщо все вийде, ці космічні системи допоможуть людству отримати відповідь на питання, яке мучило вчених не одне століття: звідки виник наш Всесвіт? Так що вже в найближчому майбутньому можливість отримати достовірні дані про Великий вибух може стати реальністю.
На жаль, і в цьому текст застарів. Як і EJSM, цей спільний проект втратив на початку 2011 р. підтримку США і перебуває на стадіїперегляду, претендуючи на ті самі кошти у бюджеті EKA, що і EJSM та Міжнародна рентгенівська обсерваторія IXO. Лише один із цих трьох проектів у урізаному вигляді може бути затверджений до реалізації у 2012 р., а запуск може відбутися після 2020 р. — Прим. пров.