Misión LISA: detección de Ondas Gravitacionales desde el Espacio

[AlbertR]

¡Gran noticia!, publica la Agencia Espacial Europea (ESA) en su página web:

25 de Enero de 2024: el Comité del Programa Científico de la ESA aprobó hoy la misión de la Antena Espacial con Interferómetro Láser (Laser Interferometer Space Antenna LISA), el primer esfuerzo científico para detectar y estudiar ondas gravitacionales desde el espacio.

Este importante paso, formalmente llamado "adopción", reconoce que el concepto y la tecnología de la misión están suficientemente avanzados y da luz verde para construir los instrumentos y la nave espacial. Estos trabajos comenzarán en enero de 2025 una vez que se haya elegido un contratista industrial europeo.

LISA no es sólo una nave espacial sino una constelación de tres. Seguirán a la Tierra en su órbita alrededor del Sol, formando un triángulo equilátero exquisitamente preciso en el espacio. Cada lado del triángulo tendrá 2,5 millones de kilómetros de largo (más de seis veces la distancia Tierra-Luna), y las naves espaciales intercambiarán rayos láser a lo largo de esta distancia. El lanzamiento de las tres naves espaciales está previsto para 2035, en un cohete Ariane 6 .

Liderada por la ESA, LISA es posible gracias a la colaboración entre la ESA, las agencias espaciales de sus Estados miembros, la NASA y un consorcio internacional de científicos (el consorcio LISA).

 

“LISA es un esfuerzo que nunca antes se había intentado. Utilizando rayos láser a distancias de varios kilómetros, la instrumentación terrestre (LIGO, VIRGO, KAGRA) puede detectar ondas gravitacionales provenientes de eventos que involucran objetos del tamaño de estrellas, como explosiones de supernovas o fusiones de estrellas hiperdensas y agujeros negros de masa estelar. Para ampliar las fronteras de los estudios gravitacionales debemos ir al espacio”, explica Nora Lützgendorf, científica líder del proyecto LISA.

“Gracias a la enorme distancia recorrida por las señales láser en LISA y a la magnífica estabilidad de su instrumentación, exploraremos ondas gravitacionales de frecuencias más bajas que las posibles en la Tierra, descubriendo eventos de diferentes escalas y tiempos, desde el amanecer del universo."

 

LISA detectará, en todo el Universo, las ondas en el espacio-tiempo provocadas cuando colisionan enormes agujeros negros en los centros de las galaxias. Esto permitirá a los científicos rastrear el origen de estos monstruosos objetos, trazar cómo crecen hasta alcanzar millones de veces más masa que el Sol y establecer el papel que desempeñan en la evolución de las galaxias.

La misión está preparada para capturar el "sonido" gravitacional previsto en los momentos iniciales de nuestro Universo (ondas gravitacionales primordiales) y ofrecer una visión directa de los primeros segundos después del Big Bang. Además, debido a que las ondas gravitacionales transportan información sobre la distancia de los objetos que las emitieron, LISA ayudará a los investigadores a medir el cambio en la expansión del Universo (constante de Hubble con un tipo de criterio diferente a las técnicas utilizadas por EUCLID y otros observatorios, validando sus resultados.

Más cerca de casa, en nuestra propia galaxia, LISA detectará muchos pares de objetos compactos fusionándose, como enanas blancas o estrellas de neutrones, y nos brindará una visión única de las etapas finales de la evolución de estos sistemas. Al señalar su posición y distancias, LISA mejorará nuestra comprensión de la estructura de la Vía Láctea, basándose en los hallazgos de la misión Gaia de la ESA .

Para detectar ondas gravitacionales, LISA utilizará pares de cubos macizos de oro y platino, llamadas masas de prueba (un poco más pequeñas que los cubos de Rubik), que flotan libremente en una carcasa especial en el corazón de cada nave espacial. Las ondas gravitacionales provocarán pequeños cambios en las distancias entre las masas en las diferentes naves espaciales, y la misión rastreará estas variaciones mediante interferometría láser.

La técnica a implementar en LISA requiere disparar rayos láser de una nave espacial a otra y luego superponer su señal para determinar cambios en las distancias de las masas hasta unas pocas milmillonésimas de milímetro.

La nave espacial debe diseñarse de modo que nada, excepto la propia geometría del espacio-tiempo, afecte el movimiento de las masas en caída libre. La misión LISA sigue los pasos de LISA Pathfinder, que demostró que es posible mantener las masas de prueba en caída libre con un nivel de precisión asombroso. El mismo sistema de propulsión de precisión que también se ha utilizado en las misiones Gaia y Euclid de la ESA garantizará que cada nave espacial mantenga la posición y orientación requeridas con la mayor precisión.

Fuente en la web de la ESA: Capturando las ondas del espacio-tiempo: LISA obtiene el visto bueno (Capturing the ripples of spacetime: LISA gets go-ahead)

¿Cuál es el papel de la NASA en la misión LISA?

La NASA proporcionará tres elementos clave de la instrumentación LISA. El sistema láser proporcionará una fuente de luz estable para las mediciones interferométricas utilizadas para detectar la presencia de ondas gravitacionales que pasan. Los sistemas de telescopios permitirán que la luz láser se transmita de manera eficiente a través de las distancias de 2,5 millones de kilómetros entre naves espaciales. Los dispositivos de gestión de carga reducirán la acumulación de carga eléctrica en las masas de prueba LISA que vuelan libremente, evitando perturbaciones electrostáticas no deseadas.

Además de sus productos de hardware, la NASA está desarrollando software para procesar la telemetría de la constelación LISA para identificar y caracterizar señales de ondas gravitacionales individuales. Estos datos estarán disponibles públicamente para la comunidad científica mundial para permitir una amplia gama de investigaciones científicas.

Además de estos resultados específicos, la NASA apoya a la ESA con experiencia científica y de ingeniería de sistemas para garantizar que el sistema integrado LISA funcione como un único instrumento científico sensible a las sutiles vibraciones del espacio-tiempo.

Fuente en la web de la NASA: LISA is a space-based gravitational wave observatory building on the success of LISA Pathfinder. Led by ESA, the LISA mission is a collaboration of ESA, NASA, and an international consortium of scientists

 

Os dejo este vídeo de divulgación que describe la misión LISA y las órbitas de los tres satélites, pero es un vídeo que tiene más de 7 años, y veo que en él la distancia entre naves la estima en 5 millones de kilómetros en vez de 2,5 millones de los que habla ahora la ESA

 

Seguiremos atentos, saludos.

 

Editado 26 Enero por AlbertR

[AlbertR]

Recordad que la misión LISA (Laser Interferometer Space Antenna) está liderada por la ESA (Agencia Espacial Europea) en asociación con la NASA para detectar ondas gravitacionales mediante el uso de láseres para medir distancias precisas (con precisión de picómetros, o billonésimas de metro) entre un trío de naves espaciales distribuidas en una matriz triangular que medirá casi 2,5 millones de kilómetros de lado.

 

Una pareja de telescopios gemelos a bordo de cada nave espacial transmitirán y recibirán rayos láser infrarrojos para rastrear a sus compañeros: la NASA suministrará los seis telescopios a la misión LISA.

 

La noticia es que este pasado 22 de octubre de 2024 la NASA ha comunicado que el primer prototipo a escala real, llamado "Engineering Development Unit Telescope", que ha sido fabricado y ensamblado por L3Harris Technologies en Rochester Nueva York, ya ha sido trasladado a la sala limpia del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. El prototipo, servirá de guía en el trabajo para construir el hardware de vuelo.

 

 

El espejo primario del prototipo está recubierto de oro para reflejar mejor los láseres infrarrojos y reducir la pérdida de calor de una superficie expuesta al frío. El prototipo está hecho completamente de un material vitrocerámico de color ámbar llamado Zerodur, material fabricado por la empresa Schott en Mainz, Alemania. Este material se usa ampliamente para espejos de telescopios y otras aplicaciones que requieren alta precisión porque su forma cambia muy poco en un amplio rango de temperaturas.

 

El lanzamiento de la misión LISA está programado para mediados de la década de 2030.

 

Saludos.

 

Editado 27 Octubre por AlbertR