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LISA Pathfinder abre la puerta al universo gravitacional

04/11/2015 1738 views 31 likes
ESA / Space in Member States / Spain

El 2 de diciembre partirá hacia el espacio una de las misiones más ambiciosas en la historia de la ESA; LISA Pathfinder. O quizás deberíamos decir que es la misión que allanará el camino para uno de los proyectos más ambiciosos lanzados nunca al espacio.

Ese proyecto se llama LISA y pretende demostrar la existencia de las ondas gravitatorias, oscilaciones en el tejido del espacio-tiempo predichas por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Son la expresión más directa de la acción de la gravedad de un cuerpo con masa en el Universo, pero todavía se mantienen en el terreno teórico. Los diferentes esfuerzos por encontrar evidencias de su existencia no han arrojado resultados concluyentes. 

LISA debería ser capaz de detectar dichas evidencias, pero antes de que pueda hacerse realidad, es necesario enviar una misión de prueba de tecnología que compruebe que el método elegido para “cazar” ondas gravitatorias es el adecuado. Esa misión es LISA Pathfinder, que un cohete Vega lanzará el espacio desde el puerto espacial de Kourou, el próximo 2 de diciembre.

Cómo funciona LISA Pathfinder

LISA Pathfinder's journey from launch to the L1 Sun-Earth Lagrangian point
LISA Pathfinder's journey from launch to the L1 Sun-Earth Lagrangian point

El satélite es una versión en miniatura, relativamente hablando, de lo que podría ser LISA, u otra misión futura de detección de ondas gravitatorias. En su interior incluye dos cubos de una aleación de oro y platino de 46 mm., suspendidos cada uno en su propio conteneder de vacío y separados por 38 cm. Entre ellos se encuentra un interferómetro en un banco óptico de 20 x 20 cm. 

Está formado por 22 espejos y difractores de rayos que dirigen dos rayos láser a través del banco. Uno de esos rayos se refleja en las dos masas en caída libre, mientras el otro sólo se desplaza por el banco óptico. Comparando la distancia de los distintos recorridos de ambos haces se pueden monitorizar con precisión los cambios en la orientación y la separación entre las dos masas de prueba. 

LISA Pathfinder será lanzada al punto de Lagrange L1, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, describiendo una órbita Lissajous a su alrededor, y durante los nueve meses que durará su fase operacional se encargará de demostrar que es posible monitorizar dos masas independientes mientras están en caída libre a través del espacio, y que éstas pueden mantenerse más estables que el cambio esperado cuando atraviesen una onda gravitatoria, que sería bastante menor que el tamaño de un átomo. Como vemos, la misión se mueve en unos márgenes muy precisos. Y muy pequeños.

Las ondas gravitatorias

LISA Pathfinder electrode housing box
LISA Pathfinder electrode housing box

Muchas de las predicciones de la teoría de la relatividad de Einstein se han ido probando mediante distintos experimentos con el paso del tiempo. Ya en 1919 se aprovechó el eclipse total del 29 de mayo para demostrar que la gravedad del Sol curvaba la luz de las estrellas que se encontraban detrás de él. Pero las ondas gravitatorias se han resistido a esa comprobación experimental. 

Como decimos, son el efecto de la curvatura del espacio-tiempo producida por los objetos con masa en el Universo. Suelen compararse con las ondas generadas en la superficie de un estanque por uno de esos insectos capaces de sostenerse sobre el agua, pero no son tan fácilmente visibles como esas ondas. 

Se ha intentado demostrar su existencia con interferómetros subterráneos y estudiando algunos de los objetos más masivos del Universo, como los púlsares o las fusiones de agujeros negros supermasivos, pero hasta ahora no ha habido suerte en hallar pruebas concluyentes. 

Si se encontraran, se entraría una nueva era de la ciencia y de la astronomía, una en la que se podría estudiar el Universo yendo más allá de las ondas electromagnéticas utilizadas en la actualidad, y que podría abrir una puerta a hallazgos todavía más impresionantes. Pero eso ya no es tarea de LISA Pathfinder, sino de la misión a la que le abrirá el camino.

En qué consistirá LISA

LISA Technology Package core assembly and inertial sensors
LISA Technology Package core assembly and inertial sensors

LISA es todavía más ambiciosa que el satélite que la ESA lanzará en unas semanas. Será un interferómetro en el espacio, compuesto por tres satélites unidos por “brazos” láser lo más largos posibles. Cualquier variación en la ubicación de cada instrumento, y de la distancia de separación entre ellos, podría ser una pista de la existencia de las ondas gravitatorias. 

LISA todavía es un proyecto, pero sus objetivos contribuirían a revolucionar la manera en la que se estudia el cosmos. Las ondas gravitatorias atraviesan el tejido espacio-temporal sin verse alteradas, así que serían una fuente de información incalculable sobre las regiones del Universo más lejanas y más próximas a sus primeros momentos de vida, la estructura de las galaxias o los agujeros negros (que serían fácilmente “visibles” de este modo).  LISA Pathfinder es la primera piedra en ese posible camino.

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