Jak wygląda komunikacja dzięki falom grawitacyjnym

Dzięki wykorzystaniu laserów do odkształcania czasoprzestrzeni możliwa byłaby komunikacja za pomocą fal grawitacyjnych – informuje pismo „arxiv”.

Odkształcanie czasoprzestrzeni

.Każda masa i każda energia ma wpływ na czasoprzestrzeń i tworzy w niej „zmarszczki”, odkształcenia – zwane falami grawitacyjnymi. Są one jednak zwykle bardzo słabe, chyba że pochodzą od wyjątkowo masywnych obiektów.

Po raz pierwszy fale grawitacyjne zostały zarejestrowane dzięki obserwacjom zderzeń czarnych dziur i z nimi są zwykle kojarzone. Jednak zdaniem naukowców fale te można by również wytwarzać i rejestrować za pomocą laserów, a może nawet wykorzystać do komunikacji. Co prawda odpowiednia technologia prawdopodobnie pojawi się dopiero za kilkadziesiąt lat, jednak w przyszłości mogłaby umożliwić komunikację za pomocą fal grawitacyjnych w przestrzeni kosmicznej – w taki sam sposób, w jaki dzisiaj wykorzystujemy fale elektromagnetyczne.

Aby wytworzyć falę grawitacyjną możliwą do zarejestrowania na Ziemi, potrzebne byłoby niezwykle skoncentrowane źródło energii, na przykład potężna wiązka światła. Chociaż światło składa się z bezmasowych cząstek zwanych fotonami, mają one energię, więc mogą również wytwarzać grawitację.

Komunikacja dzięki falom grawitacyjnym

.Killian Martineau z Université Grenoble Alpes (Francja) i jego współpracownicy dokładnie obliczyli, w jaki sposób wirująca wokół własnej osi wiązka światła laserowego o dużej mocy może wytworzyć wykrywalne fale grawitacyjne. Już sama możliwość wytwarzania fal grawitacyjnych w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych pozwoliłaby znacznie poszerzyć wiedzę o tego rodzaju zjawiskach i przetestować teorie dotyczące grawitacji.

Lasery dużej mocy używane są już do badań nad synteza jądrową. W przeciwieństwie do masywnych obiektów w przestrzeni, takich jak czarne dziury, wytwarzane laserowo fale grawitacyjne generowałyby złożone wzory fal w czasoprzestrzeni o częstotliwościach biliardy (tysiące milionów milionów) razy wyższych niż te, które mogą wykryć obecne detektory w rodzaju Laser Interferometer Gravitational – Wave Observatory (LIGO).

Dlatego Martineau proponuje wykorzystanie jako systemu detekcji na przykład innego lasera o dużej mocy, na którego wiązkę oddziaływałyby fale grawitacyjne, albo też detektora fotonów wykorzystującego tak zwany odwrotny efekt Gertsenshteina (energia fal grawitacyjnych zamienia się w światło w obecności pola magnetycznego).

Być może udałoby się opracować nowy system łączności oparty na wykorzystaniu fal grawitacyjnych. Przenikając przez materię, fale grawitacyjne nie ulegają, osłabieniu, dlatego sygnał równie dobrze można wysłać poprzez Ziemię. Na razie jednak nie ma laserów ani detektorów o odpowiednio dużych możliwościach – podkreślaja autorzy publikacji.

Teleskop Jamesa Webba

Zastępca dyrektora ds. rozwoju technologii i profesor w Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Piotr ORLEAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Udało się ustawić wszystkie 18 luster Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Stanowią one razem zwierciadło o rozpiętości 6,5 metra. Każde z luster musi być oddzielnie wyjustowane, by móc dobrze zobrazować dane, które pozyskuje. W lipcu 2022 roku zobaczyliśmy pierwsze zachwycające zdjęcia różnego rodzaju obiektów kosmicznych. NASA opublikowało specjalną animację, na której można porównać zdjęcia tych samych obiektów pozyskane za pomocą teleskopu Hubble’a i Webba. Dopiero gdy się porównuje zdjęcia, widać, jaka jest różnica między tymi teleskopami”.

Teleskopy Hubble’a i Webba różnią się dwoma rzeczami. Nowszy z nich jest większy, w związku z tym jest w stanie obserwować mniejsze obiekty, głównie te, które znajdują się dalej od nas. Widziane przez nas w ten sposób kosmiczne zdarzenia zachodziły w przeszłości – światło potrzebowało milionów lat, by do nas dotrzeć i byśmy mogli te zdarzenia teraz zaobserwować. Można powiedzieć, że widzimy to, co działo się np. 13,5 miliarda lat temu. W przypadku teleskopu Hubble’a było to 12 miliardów lat. Ale nawet obiekty wcześniej zaobserwowane przez teleskop Hubble’a widzimy dziś dzięki teleskopowi Webba znacznie bardziej szczegółowo. Tym, co różni te teleskopy, jest również to, że instrumenty teleskopu Hubble’a pracują w zakresie widzialnym, natomiast Webba w podczerwieni. To jest zupełnie inne spektrum fali elektromagnetycznej. Również dzięki temu można więcej zobaczyć. Jednak tym, co znacznie różni te twa teleskopy, jest ich wielkość – starszy ma dwa metry średnicy, nowszy ponad sześć” – pisze prof. Piotr ORLEAŃSKI w tekście „Kosmos coraz bliżej, także z Polakami”.

PAP/Paweł Wernicki/WszystkocoNajważniejsze/eg