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Ondas gravitacionales: Lisa Pathfinder en la misión espacial

ciencia Ondas gravitacionales: Lisa Pathfinder en la misión espacial

Ondas gravitacionales y LISA Pathfinder (Julio 2019).

Anonim

Después del descubrimiento de las ondas gravitacionales por el instrumento Ligo, los ojos se vuelven hacia el proyecto eLisa, que se instalará en el espacio y lo hará mucho mejor. Y continúa: Lisa Pathfinder, a 1, 5 millones de kilómetros de la Tierra, acaba de comenzar a operar. Su misión es mostrar que podemos mantener dos masas inmóviles entre sí para detectar una variación de distancia entre ellas que traicionaría el paso de una onda gravitacional. Los de Lisa Pathfinder están separados por 38 cm. ¡Los de eLisa estarán a una milla de distancia!

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El resaltado directo de las ondas gravitatorias con AdvancedLigo acentúa el interés de estudiarlas desde el espacio. La primera ventaja es que será más fácil de observar superando el ruido de fondo, que consiste en ondas sísmicas, así como variaciones del campo gravitatorio. Sobre todo, un instrumento espacial, que puede ser grande, explorará todo el universo observable y accederá a fenómenos inaccesibles a instrumentos terrestres como Ligo y Virgo. Esto es lo que quiere hacer la Agencia Espacial Europea con su misión eLisa y sus tres máquinas separadas por un millón de kilómetros.

Sin embargo, esta ambiciosa misión, cuyo costo se estima entre 1.500 y 2.000 millones de euros, enfrenta considerables dificultades técnicas. Para minimizar los riesgos, Esa lanzó en diciembre de 2015 el demostrador Lisa Pathfinderafin para probar tecnologías clave para la observación de ondas gravitacionales desde el espacio (consulte a este respecto las explicaciones de Damien Texier, jefe de la misión en operación en el Esa, en nuestro artículo sobre Lisa Pathfinder).

En el corazón del satélite Lisa Pathfinder está el sistema láser que medirá los pequeños movimientos de las dos masas estándar, llamadas Jake y Elwood, representadas aquí por los cubos amarillos. © Esa / ATG Medialab

Para detectar una onda gravitacional, el problema es la precisión de la medición

Para lograr esta demostración, LisaPathfinder y sus interferómetros láser medirán la posición relativa y la orientación de los dos metros, separados por solo 38 centímetros, en lugar de los millones de kilómetros de la futura emisión de eLisa. La precisión de la medición debe ser inferior a 0, 01 nanómetros, menos de una millonésima parte del grosor de un cabello humano. Si esta demostración tiene éxito, allanará el camino para este ambicioso proyecto.

Desde su posición de 1.5 millones de kilómetros alrededor del punto LagrangeL1 del sistema Terre-Soleil, Lisa Pathfinder está a punto de comenzar sus operaciones científicas. Las dos masas estándar (1, 96 kgchacune), bloqueadas durante el viaje desde la Tierra, acaban de ser lanzadas. Ahora se mantienen en posición gracias a un campo electrostático bajo que se puede controlar con gran precisión.

En las próximas semanas, el sistema de control de satélites reducirá la fuerza electrostática ejercida sobre las dos masas estándar para alcanzar el modo científico de operación. Este último asume que no se ejerce ninguna fuerza sobre las masas a lo largo del eje que las conecta, forzando al satélite a seguir estas masas. Deben permanecer perfectamente inmóviles entre sí y con él.

El paso de una onda gravitacional generará, para la misión eLisa, una modificación de las distancias que separan a los satélites. Técnicamente, esta medida será muy difícil. El rol del demostrador de Lisa Pathfinder es determinar cualquier cosa que contribuya a distorsionar la medición de distancia. "Es importante asegurarse de que los movimientos de las masas no se deban al resto del sistema", explicó Damien Texier.

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Lisa Pathfinder prueba la tecnología de detección de ondas gravitacionales Aunque Einstein lo predijo, las ondas gravitacionales aún son difíciles de detectar porque requieren herramientas de sensibilidad extrema. La Agencia Espacial Europea (ESA) está trabajando actualmente en un nuevo sistema de medición con el proyecto Lisa Pathfinder, un satélite que pronto podría llevar a grandes descubrimientos. Aprende un poco más sobre este video de Cnes.

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