Un 'instrumento de ciencia ficción' buscará ondas gravitacionales gigantes en el espacio

La Agencia Espacial Europea (ESA) ha dado luz verde al primer experimento para medir ondas gravitacionales desde el espacio.

La Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) utilizará la sincronización precisa de los rayos láser que viajan a través de 2,5 millones de kilómetros del sistema solar para buscar ondas gigantes en el espacio-tiempo causadas por fusiones entre agujeros negros supermasivos, entre otros eventos.

La Agencia Espacial Europea anunció el 25 de enero que la construcción de la misión multimillonaria comenzará en 2025 y su lanzamiento está previsto para 2035. «Es muy emocionante», afirma Valeria Korol, astrofísica del Instituto Max Planck de Astrofísica de Garching. , Alemania. «. Miembro de la colaboración LISA. «Abrirá una ventana a las fuentes de ondas gravitacionales que sólo Lisa puede ver».

Cómo las ondas gravitacionales podrían resolver algunos de los misterios más profundos del universo

LISA significa que podrá observar ondas gravitacionales a una frecuencia mucho más baja que la que se puede detectar en la Tierra. Esto permitirá a la misión detectar fenómenos, como agujeros negros en órbita, que son más masivos y están más separados que los observados por el Observatorio de Ondas Gravitacionales de la Tierra con Interferómetro Láser (LIGO), que detectó por primera vez ondas gravitacionales en 2015.

La tarea ha llevado mucho tiempo. «La primera vez que escribí una propuesta para LISA fue hace 31 años», dice Carsten Danzmann, que dirige el consorcio LISA y es director del Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Hannover, Alemania. El experimento incluye medir la distancia que recorre la luz láser para pasar entre dos masas separadas por millones de kilómetros, con una precisión de una billonésima de metro, mientras que nada más que el propio espacio-tiempo afecta el movimiento de las dos masas. «La gente pensó que era ridículo. Yo dije: 'Espera».

Triangulo Dorado

LISA constará de tres naves espaciales idénticas, cada una con un cubo flotante de oro y platino de 4,6 centímetros, que volarán en una formación de triángulo equilátero en órbita alrededor del sol. Utilizará rayos láser para medir la distancia entre los cubos de cada vehículo con tanta precisión que podrá saber cuándo las ondas gravitacionales (pequeñas ondas causadas por la aceleración de objetos masivos) estiran el espacio-tiempo entre ellos en una escala de picómetro. (Un picómetro equivale a 10^-12 metros.) Y otros cambios sutiles en las señales permitirán a Lisa identificar de dónde provienen las ondas gravitacionales. «Es casi un dispositivo de ciencia ficción», dice Korol.

Danzmann dice que aunque es difícil realizar mediciones tan precisas a esta distancia, en muchos sentidos es más fácil hacerlo en el espacio que en la Tierra. “En el espacio no hay vibración, ni atmósfera, ni vibración, simplemente vuelas en el vacío”. La parte difícil, afirma, es hacer que la tecnología sea lo suficientemente robusta para hacer frente a todas las eventualidades. «No se puede simplemente enviar un postdoctorado allí para solucionar el problema».

LISA será sensible a ondas gravitacionales con longitudes de onda entre 300.000 y 3.000 millones de kilómetros. Son más largas que las detectadas por LIGO en la Tierra y más cortas que las observadas por los conjuntos de sincronización de púlsares, estudios que recién están comenzando a utilizar estrellas «faro» para observar ondas gravitacionales a nivel galáctico.

Medidas suplementarias

Todos estos experimentos observarán fenómenos diferentes y producirán datos complementarios, de forma muy parecida a como lo hacen los radiotelescopios y los instrumentos de luz visible, afirma Danzmann. El enorme tamaño de LISA le permitirá detectar ondas gravitacionales generadas por la fusión de agujeros negros supermasivos, así como señales de sistemas en las primeras etapas de la colisión que LIGO no puede ver. LISA también debería poder capturar fenómenos completamente nuevos, como la espiral de estrellas enanas blancas en colisión, que son más masivas que los agujeros negros, y sistemas en los que dos agujeros negros fusionados difieren mucho en masa.

Ondas gravitacionales gigantes: por qué los científicos están tan entusiasmados

Los cosmólogos esperan que el experimento también pueda detectar el ruido de fondo de las ondas gravitacionales que se originaron en el universo temprano (lo cual es predicho por la teoría) y tal vez incluso señales de los primeros agujeros negros, dice Korol. Dado que LISA también medirá qué tan lejos están las fuentes que detecta, los científicos esperan que sus datos ayuden a medir los cambios en la tasa de expansión del universo.

China también planea lanzar un detector de ondas gravitacionales al espacio en la década de 2030. El desarrollo de LISA fortalece los argumentos a favor de tal misión, dice Yu Liangwu, físico de la Academia China de Ciencias de la Universidad de Ciencias de Beijing y científico jefe del proyecto Taiji, una de las dos misiones propuestas bajo exploración. Wu dice que los equipos de Taiji y LISA esperan que las misiones se superpongan, para que puedan complementarse entre sí en una «red espacial de detectores de ondas gravitacionales».

Añade que la luz verde de la ESA para el proyecto LISA es «un hito importante para la comunidad científica».