Wniosek o wpisanie Teleskopu Einsteina - nowatorskiego obserwatorium fal grawitacyjnych trzeciej generacji - na mapę drogową ESFRI przy okazji jej uaktualnienia w 2021 roku, został właśnie złożony. Mapa drogowa Europejskiego Forum Strategicznego Infrastruktur Badawczych (ESFRI) to lista najważniejszych inwestycji w infrastruktury badawcze stawiające Europę w roli lidera badań podstawowych na świecie.
Teleskop Einsteina (ET) jest obecnie najambitniejszym projektem naziemnego obserwatorium fal grawitacyjnych. Wspaniałe osiągnięcia naukowe dokonane przez obserwatoria Advanced Virgo (w Europie) i Advanced LIGO (w USA) w ciągu ostatnich 5 lat dały początek astronomii fal grawitacyjnych. Rozpoczęła się ona wraz z pierwszą detekcją fal grawitacyjnych we wrześniu 2015 roku (GW150914), a następnie z obserwacją połączenia gwiazd neutronowych (GW170817) w 2017 roku. Wraz z falami grawitacyjnymi wykryto błysk światła w wielu zakresach widma fal elektromagnetycznych, od fal radiowych po promieniowanie gamma. To odkrycie stanowiło początek astronomii wieloaspektowej.
Niedawna publikacja obserwacji sygnału GW190521 przez Advanced Virgo i Advanced LIGO koalescencji w układzie dwóch masywnych czarnych dziur i utworzenia jednej o masie 142 mas Słońca (tzw. czarnej dziury o masie pośredniej) dowodzi istnienia we Wszechświecie masywnych, wcześniej nie obserwowanych obiektów.
Aby w pełni wykorzystać potencjał tej nowej dyscypliny, potrzebna jest nowa generacja obserwatoriów. Teleskop Einsteina pozwoli naukowcom wykryć każdą koalescencję układów podwójnych czarnych dziur o masie pośredniej w całym wszechświecie i w ten sposób przyczynić się do zrozumienia ich powstawania i ewolucji. Pozwoli to rzucić nowe światło na obiekty i zjawiska niedostępne dla teleskopów. Pozwoli też wyjaśnić rolę ciemnej energii i ciemnej materii w strukturze wszechświata. ET będzie szczegółowo badać fizykę czarnych dziur. Są to ekstremalne ciała niebieskie przewidziane przez ogólną teorię względności Alberta Einsteina, w których teoria ta może załamać się ze względu na niezwykle silne pole grawitacyjne. ET będzie wykrywać tysiące koalescencji gwiazd neutronowych rocznie, poprawiając nasze zrozumienie zachowania materii w tak ekstremalnych warunkach gęstości i ciśnienia, jakich nie można wytworzyć w żadnym ziemskim laboratorium. Ponadto będziemy mogli badać fizykę jądrową, od której zależą wybuchy gwiazd supernowych.
Te ambitne cele naukowe wymagają nowego obserwatorium fal grawitacyjnych, o czułości co najmniej rząd wielkości lepszej niż obecne detektory (tzw. drugiej generacji). Na potrzeby Teleskopu Einsteina zostanie stworzona nowa infrastruktura; będzie on wykorzystywał technologie oparte na rozwiązaniach radykalnie lepszych od obecnie istniejących. Projekt koncepcyjny ET został wsparty grantem Komisji Europejskiej. Obecnie konsorcjum krajów europejskich oraz instytucji badawczych i uniwersytetów w Europie oficjalnie złożyło wniosek o realizację takiej infrastruktury przy wsparciu politycznym pięciu krajów europejskich: Belgii, Polski, Hiszpanii i Holandii, na czele z Włochami. Europejskie Obserwatorium Grawitacyjne (EGO) we Włoszech stanowi jego przejściową siedzibę. Konsorcjum ET skupia około 40 instytucji badawczych i uniwersytetów w kilku krajach europejskich, w tym również we Francji, Niemczech, na Węgrzech, w Norwegii, Szwajcarii i Wielkiej Brytanii. Oczekuje się, że w USA zostanie niezależnie zrealizowany podobny projekt obserwatorium trzeciej generacji - Cosmic Explorer.
Obecnie badane są dwa miejsca realizacji infrastruktury ET: Euroregion Moza-Ren na granicy Belgii, Niemiec i Holandii, oraz Sardynia we Włoszech. Decyzja o przyszłej lokalizacji ET zostanie podjęta w ciągu najbliższych 5 lat.
W Polsce badania związane z przygotowaniem do budowy Teleskopu Einsteina prowadzone są w ramach konsorcjum do którego należą Centrum Astronomiczne im Mikołaja Kopernika PAN, Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Instytut Matematyki PAN, Uniwersytet w Białymstoku oraz Politechnika Warszawska, zaś liderem jest Uniwersytet Warszawski. Prof Tomasz Bulik (Uniwersytet Warszawski oraz Astrocent CAMK PAN) kieruje pracami Polskiego Konsorcjum ET i jest członkiem Einstein Telescope Steering Committee. Zespoły pracujące nad przygotowaniami do budowy kierowane są przez: prof. Dorota Rosińską z Uniwersytetu Warszawskiego, prof. Michała Bejgera z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN, prof. Marka Biesiadę z Narodowego Centrum Badań Jądrowych oraz prof. Andrzeja Królaka z Instytutu Matematyki PAN.
Ilustracja: wizja artystyczna Teleskopu Einsteina.
