Más allá de LIGO: Una "Madre" y dos "Hijas" en órbita para detectar ondas gravitacionales

Crédito: ColaboraciónESA / LISA Pathfinder
Según Einstein, la aceleración de las masas genera radiación gravitacional, ondas que se propagan a través del tejido del espacio-tiempo. El informe de la detección de la radiación gravitacional por LIGO, el Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales, abrió para la astronomía una ventana completamente nueva en el Universo, que nos permite observar fenómenos (como la fusión de agujeros negros masivos) que pueden no ser visibles por cualquier otro medio.
This triumphant detection by LIGO also showed that the severe technical challenges required to detect gravitational radiation (which requires measurement of changes in length smaller than one- ten-thousandth the diameter of a proton) could be met. But there are limits to the types of gravitational radiation that ground-based observatories like LIGO can measure because of limitations on the lengths of the detector arms, and terrestrial background noise. To move beyond these limitations requires a gravitational wave observatory in space.
Esta detección exitosa por LIGO también mostró que los severos retos técnicos requeridos para detectar la radiación gravitacional (que requiere la medición de cambios en la longitud inferiores a una diez milésima del diámetro de un protón) pueden ser alcanzados. Pero hay límites para los tipos de radiación gravitacional que los observatorios terrestres como LIGO pueden medir, debido a las limitaciones en la longitud de los brazos del detector, y al ruido de fondo terrestre. Para ir más allá de estas limitaciones se requiere un observatorio de ondas gravitacionales en el espacio.
Un observatorio de ondas gravitacionales basado en el espacio llamado "Antena Espacial de Interferómetro Laser Evolucioando", o ELISA, se encuentra actualmente en fase de desarrollo. ELISA se compone de una nave espacial "Madre" y otras dos "Hijas" en órbita alrededor del Sol en un triángulo equilátero casi perfecto de un millón de kilómetros de lado. ELISA detectará la radiación gravitacional mediante la medición de pequeños cambios en la separación entre masas de prueba alojadas en las tres naves espaciales. Estas masas de prueba deben mantenerse aisladas de todas las fuerzas electromagnéticas, y deberán además mantenerse casi a la perfección sin peso.
Para demostrar que esta proeza técnica increíblemente difícil es posible, LISA Pathfinder fue lanzada el 3 de diciembre de 2015. LISA Pathfinder es una nave espacial que contiene dos masas de prueba mantenidas en una caída libre gravitacional casi perfectamente controlada. Después de una salida de seis meses, se han obtenido los primeros resultados espectaculares desde LISA Pathfinder. El gráfico anterior muestra la aceleración relativa residual sobre las masas de prueba. Increíblemente diminutas perturbaciones (como las moléculas de gas residual en el vacío casi perfecto de la cámara de prueba de testeo rebotando en las masas de prueba) fueron medidas y corregids.
La curva azul muestra las aceleraciones residuales con que permanecen las masas de prueba después de que se han aplicado todas las correcciones conocidas. Las curvas negras muestran los requisitos para ELISA en comparación con el rendimiento de LISA Pathfinder. A frecuencias más altas de 0,01 Hz, las aceleraciones de masas de prueba residuales medidos por LISA Pathfinder fueron cinco veces más pequeñas que los requisitos de ELISA. Esto señala el camino a un eventual despliegue de ELISA, abriendo aún más el espectro de la radiación gravitacional que se puede medir, y los tipos de fenómenos misteriosos, de lo contrario no detectables que se pueden observar.
Artículo traducido de Free Fallin' (Heasarg, Picture of the Week)