Gravitacijski valovi su jedno od najvećih znanstvenih otkrića posljednjih godina, ali nije lako otkriti njihove izvore. NASA se za pomoć okreće iznenađujućem izvoru – jastogu. Svemirska agencija Goddard Space Flight Center u Greenbeltu u Marylandu proučava ukusno oko raka kao model za novi svemirski instrument koji će tragati za kozmičkim događajima koji stvaraju zagonetan fenomen.
Problem kod proučavanja gravitacijskih valova je u tome što njih proizvode rijetki, visokoenergetski fenomeni poput sudara crnih rupa ili eksplodirajućih supernova. To znači da astronomi moraju pronaći izvor prije nego što mogu znati gdje potražiti valove. Stoga NASA provodi studiju izvodljivosti instrumenta Transient Astrophysics Observatory na Međunarodnoj svemirskoj postaji (ISS-TAO) te ima slična dva eksperimenta pa će svemirska agencija 2019. odabrati koji će od tri izgraditi i poslati u svemir.
Slike lijevo i u sredini prikazuju oko jastoga; slika desno prikazuje mikrokanalne ploče koje je napravio čovjek. Foto: J Camp/NASA
Ideja je napraviti instrument koji može biti poslan na ISS ili na satelit koji može nadgledati čitavo nebo u potrazi za znakovima rendgenskih zraka i gama zraka povezanih s vrstom visokoenergetskih događaja koji generiraju gravitacijske valove. Poželjno je da se to događa preko širokog raspona elektromagnetskog spektra, zato što svaka valna duljina nosi druge informacije o svojstvima izvora, uključujući njegov sastav, temperaturu i brzinu. Instrument ne bi samo tražio prolazna zračenja, nego bi precizno locirao rendgenske potpise izvora gravitacijskih valova kako bi se i drugi opservatoriji pridružili studiji.
Novi NASA-in instrument, koji se zove X-ray Wide-Field Imager (WFI), razlikuje se od postojećih interferometrijskih objekata LIGO i Virgo po tome što će koristiti optiku temeljenu na oku jastoga koja će mu omogućiti skeniranje velikih uzoraka neba i određivanje lokacija rendgenskog zračenja. Jastozi su lovci koji žive u ekstremno opasnim okolinama i suočavaju se s konstantnom prijetnjom ne samo od većih predatora, nego i od drugih jastoga koji su teritorijalni kanibalisti. Zbog ovoga su jastozi razvili arhitekturu oka s dugim ravnim stanicama koje reflektiraju male količine svjetlosti iz bilo kojeg danog smjera koji im daje vrlo široko vidno polje fokusirano na jednu sliku i sposobnost vida u gotovo potpunoj tami.
NASA-in pristup je stvoriti novu optiku za WFI koja se oslanja na tanke, zakrivljene ploče od materijala s malim cjevčicama preko površine mikrokanalnih ploča koje su slične stanicama u jastogovom oku. Prema agenciji, rendgenske zrake koje ulaze u ove cjevčice iz različitih kutova su fokusirane i preskaču duž površine kvadratnih cijevi. Ovo se može činiti komplicirano, ali je neophodno jer se X-zrake ne mogu reflektirati ili lomiti kao vidljiva svjetlost.
Camp je rekao da bi ISS-TAO bio spreman za lansiranje do 2022. ako bi bio odabran za misiju Explorer Mission of Opportunity.
„Ova misija je danas relativna više nego ikad“, rekao je Camp. „Detekcija gravitacijskih valova krajem 2015. bio je vodenasti događaj. Gravitacijski valovi su toliko različiti, toliko novi. Želim način da povežemo konvencionalnu elektromagnetsku astronomiju s ovom znanosti u nastajanju.“
