Pozemské lasery pálí na Měsíc. Kredit: Tom Zagwodzki/Goddard Space Flight Center.

Vesmír se vlní rozličnými gravitačními vlnami, které nesou informaci o fascinujících událostech. Můžeme se z nich leccos dozvědět, pokud se nám povede je detekovat. Problém je v tom, že při stávajících detekčních metodách je u nízkofrekvenčních gravitačních vln nutné používat veliké detektory. Gigantické detektory. Jako třeba Měsíc.

Diego Blas. Kredit: King’s College London.

Tým evropských odborníků navrhuje, že by se právě Měsíc na své oběžné dráze mohl stát gigantickým detektorem mikrohertzových gravitačních vln. Takové gravitační vlny, o mnohem nižší frekvenci než doposud detekované gravitační vlny, by přitom mohly pocházet s velmi raného vesmíru, což je samozřejmě velice lákavé.

Do dneška se objevila celá řada konceptů gravitačních detektorů, od stolních velikostí až po nezměrné. Diego Blas a Alexander C. Jenkins z britské King’s College London navrhují pro detekci nízkofrekvenčních gravitačních vln Měsíc, a také to, co tam zanechali astronauti programu Apollo.

Astronauti na Měsíci instalovali zrcadla, do nichž neustále pozemské observatoře neustále pálí laserovými paprsky – a pak měří, jak se odrážejí. To umožňuje vědcům sledovat vzdálenost mezi Zemí a Měsícem s velmi vysokou přesností, menší než 1 centimetr. Zároveň tím vlastně vznikla vesmírná varianta pozemní gravitační observatoře LIGO. S tím rozdílem, že ve stanicích LIGO laserové paprsky letí na vzdálenost 4 kilometry, zatímco střední vzdálenost Měsíce od Země je zhruba 384 400 kilometrů.

Alex Jenkins. Kredit: A. Jenkins.

Přesnost těchto měření, samotná vzdálenost k Měsíci, a také to, že Měsíc oběhne Zemi jednou za 28 dní – to vše přispívá k výjimečné vhodnosti tohoto přírodního „detekčního systému“ pro lov gravitačních vln v mikrohertzovém pásmu. Soudobé detektory na tyto gravitační vlny nestačí, ale vědce přitom velice zajímají.

Předpokládá se, že mikrohertzové gravitační vlny by měly pocházet z raného vesmíru, který procházel fázovými změnami během svého chladnutí při extrémních energiích. Detekce a analýza těchto gravitačních vln by mohly přinést spoustu nových informací o raném vesmíru, které jsou pro nás jinak nesmírně obtížně dostupné.

Není to poprvé, kdy je Měsíc zvažován jako detektor gravitačních vln. Nedávno se uvažovalo o Měsíci, konkrétně o jeho odvrácené straně jako ideálním místě pro zřízení gravitační observatoře, protože tam není prakticky nic, co by rušilo její provoz, alespoň prozatím. Zásadní výhodou konceptu Blase a Jenkinse ale je, že není nutné stavět žádné nové zařízení. Hlavní komponenty gravitační observatoře Země – Měsíc jsou již v provozu.

Video: Exploring light dark matter with atomic clocks and magnetometers - Diego Blas

Literatura

New Atlas 17. 3. 2022.

Physical Review Letters 128: 101103.