La Agencia Espacial Europea Desarrollará Una Misión Espacial De Ondas Gravitacionales

La ESA desarrollará una misión espacial de ondas gravitacionales

Esta ilustración muestra el observatorio LISA de la ESA (la Agencia Espacial Europea), una misión de varias naves espaciales para estudiar las ondas gravitacionales que se espera que se lancen en 2034. En el concepto de misión, LISA consta de tres naves espaciales en una formación triangular que abarca millones de kilómetros. Las masas de prueba en las naves espaciales en cada brazo de la formación serán unidas por láseres para detectar ondas gravitacionales que pasan. Créditos: AEI / Milde Marketing / Exozet

La Agencia Espacial Europea (ESA) ha seleccionado la Antena Espacial con Interferómetro Láser (LISA) para su tercera misión a gran escala en el programa científico Cosmic Vision de la agencia. La constelación de tres naves espaciales está diseñada para estudiar ondas gravitacionales en el espacio y es un concepto estudiado durante mucho tiempo tanto por la ESA como por NASA .

El Comité del Programa Científico de la ESA anunció la selección en una reunión el 20 de junio. La misión ahora será diseñada, presupuestada y propuesta para su adopción antes de que comience la construcción. Se espera que LISA se lance en 2034. La NASA será un socio de la ESA en el diseño, desarrollo, operaciones y análisis de datos de la misión.

La radiación gravitacional fue predicha hace un siglo por la teoría general de la relatividad de Albert Einstein. Los objetos de aceleración masiva, como los agujeros negros que se fusionan, producen ondas de energía que ondulan a través del tejido del espacio y el tiempo. La prueba indirecta de la existencia de estas ondas se produjo en 1978, cuando los cambios sutiles observados en el movimiento de un par de estrellas de neutrones en órbita mostraron que la energía abandonaba el sistema en una cantidad que coincidía con las predicciones de energía arrastrada por las ondas gravitacionales.

En septiembre de 2015, estas ondas fueron detectadas directamente por primera vez por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser terrestre de la National Science Foundation ( LIGO ). La señal surgió de la fusión de dos agujeros negros de masa estelar ubicados a unos 1.300 millones de años luz de distancia. Señales similares de otros calabozo Desde entonces se han detectado fusiones.

Las fuentes de ruido sísmicas, térmicas y de otro tipo limitan LIGO a ondas gravitacionales de alta frecuencia alrededor de 100 ciclos por segundo (hercios). Pero encontrar señales de eventos más poderosos, como fusiones de agujeros negros supermasivos en galaxias en colisión, requiere la capacidad de detectar frecuencias mucho más bajas que 1 hercio, un nivel de sensibilidad que solo es posible desde el espacio.

LISA consta de tres naves espaciales separadas por 1,6 millones de millas (2,5 millones de kilómetros) en una formación triangular que sigue a la Tierra en su órbita alrededor del sol. Cada nave espacial lleva masas de prueba que están protegidas de tal manera que la única fuerza a la que responden es la gravedad. Los láseres miden las distancias para probar las masas en las tres naves espaciales. Pequeños cambios en la longitud de cada brazo de dos naves espaciales señalan el paso de ondas gravitacionales a través de la formación.

Por ejemplo, LISA será sensible a las ondas gravitacionales producidas por fusiones de agujeros negros supermasivos, cada uno con millones o más de veces la masa del sol. También podrá detectar ondas gravitacionales que emanan de sistemas binarios que contienen estrellas de neutrones o agujeros negros, lo que hace que sus órbitas se contraigan. Y LISA puede detectar un fondo de ondas gravitacionales producidas durante los primeros momentos del universo.

Durante décadas, la NASA ha trabajado para desarrollar muchas tecnologías necesarias para LISA, incluidos sistemas de medición, micropropulsión y control, así como apoyo para el desarrollo de técnicas de análisis de datos.

Por ejemplo, la misión GRACE Follow-On, una colaboración entre Estados Unidos y Alemania para reemplazar los antiguos satélites GRACE programados para su lanzamiento a fines de este año, llevará un sistema de medición láser que hereda algunas de las tecnologías desarrolladas originalmente para LISA. El interferómetro de rango láser de la misión rastreará los cambios de distancia entre los dos satélites con una precisión sin precedentes, proporcionando la primera demostración de la tecnología en el espacio.

En 2016, LISA Pathfinder de la ESA demostró con éxito las tecnologías clave necesarias para construir LISA. Cada una de las tres naves espaciales de LISA debe volar suavemente alrededor de sus masas de prueba sin molestarlas, un proceso llamado vuelo sin arrastre. En sus primeros dos meses de operaciones, LISA Pathfinder demostró este proceso con una precisión cinco veces mejor que los requisitos de su misión y luego alcanzó la sensibilidad necesaria para el observatorio completo de múltiples naves espaciales. Investigadores estadounidenses colaboraron en aspectos de LISA Pathfinder durante años, y la misión lleva un experimento proporcionado por la NASA llamado Sistema de Reducción de Disturbios ST7, que es administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California.

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