A földi gravitációshullám-detektorok az utóbbi években forradalmasították a csillagászatot, a következő évtizedben pedig munkába állhat az első űrbéli gravitációs obszervatórium, a LISA is. Van azonban egy másik opció is, amely köztes megoldást jelenthet a két típusú detektor között.
A holdi gravitációshullám-detektorok ötlete elég régi, először az Apollo-program során merült fel. Most egy új vizsgálatban a kutatók három lehetőséget vizsgáltak a holdi telepítésre, beleértve olyanokat is, amelyek keretében magát a Holdat használnák detektorként. Ahogy az eredményekről beszámoló tanulmányban a szerzők írják, rengeteg a kihívás, és a technológia még nem egészen áll készen a megvalósításra, de az ötletben rejlő potenciál óriási.
A gravitációshullám-detektorok a téridő gravitációs hullámok által okozott apró torzulásait tudják mérni, amelyeket a nagy tömegű objektumok mozgása és összeolvadása kelt. A Gran Sasso Tudományos Intézet kutatója, Jan Harms javaslata szerint a Hold deformációit is fel lehetne használni ugyanerre a célra, rendkívül érzékeny szeizmográfokkal mérve, amikor egy-egy gravitációs hullám áthalad rajta. „Ha a gravitációs hullám nagyon messziről jönne, például a korai világegyetemből, és elérné a Holdat, az úgy rezegne, mint egy harang” – mondja Harms. „Ha pedig érzékelőket helyeznénk el a Hold felszínén, mérhetnénk ezeket a deformációikat vagy rezgéseket.”
Egy másik javaslat szerint szeizmográfok helyett tükröket és lézereket kellene használni a legkisebb deformációk mérésére, míg a harmadik javaslat nem a Holdat használná detektorként, hanem az égitesten a földi detektorokhoz hasonló érzékelőket helyezne el. A LIGO és a Virgo detektorok úgynevezett lézer-interferométerek. Ezek egy-egy több kilométeres, egymásra merőleges vákuumcsőből állnak, amelyeken keresztülküldenek egy lézernyalábot. A fénynek elvileg ugyanannyi idő alatt kell végighaladnia mindkét csövön, ha azonban egy gravitációs hullám halad át a területen, az egyik cső átmenetileg rövidebb vagy hosszabb lesz a másiknál, ami elég ahhoz, hogy a detektor megerősítse az eseményt.
Az ilyen finom eltérések méréséhez a lézernyalábot visszaverő tükröket olyan csillapítókhoz csatlakoztatják, amelyek képesek a bolygó rázkódásait minimálisra csökkenteni. A Holdon ugyanakkor ez jóval kevésbé lenne probléma: bár ott is akadnak rengések, égi kísérőnk a Naprendszer szeizmikusan legcsendesebb helye, ami még pontosabb méréseket tenne lehetővé.
Ahhoz, hogy maximalizálni lehessen ezeknek az eszközöknek az érzékenységét, extrém hőmérsékletre is kell hűteni őket. A Holdon akadnak hihetetlenül hideg régiók, például a sarkvidéki kráterek mélyén, ahová a napfény soha nem jut el. Ez egyben kihívást is jelent a megvalósítás szempontjából, mivel a detektorokat energiával kell ellátni, amit az örök sötétség megnehezít.
A rendszerek távolról való irányítása szintén problematikus, hacsak nincsenek a helyszínen állandó holdi bázisok. A szükséges szeizmográfok, a lézerrendszerek és a kiváló minőségű mechanika legyártása is kihívást jelent, de a csapat szerint érdemes ezeken dolgozni, mert a holdi gravitációshullám-észlelés mellet nagyon sok érv szól.
„A detektorok megvalósítására irányuló erőfeszítések ténylegesen áthidalják a szakadékot aközött, amit a Földön meg akarunk valósítani, és ami az űrben lehetséges. Olyan fontos új kutatási vonalakat nyithatunk meg így, amelyeket máshogy nem lenne lehetséges” – mondja Harms.
A holdi gravitációshullám-detektorok ráadásul a földiek 1–100 Hz közötti tartománya helyett a deciHz tartományban érzékelnék a gravitációs hullámokat. Ezek a hullámok azok, amelyeket a kettős neutroncsillagok összeolvadása során keltődnek hónapokkal vagy akár évekkel az ütközés előtt. És segíthetnek abban is, hogy pontosabban meghatározzuk a nagy tömegű kettős fekete lyukak helyét. Továbbá, mivel a holdi gravitációshullám-detektorok hosszú élettartamúak lennének, és szélesebb körben kereshetnének gravitációshullám-eseményeket, és nagyban segíthetnek az általános relativitáselmélet további tesztelésében.
