Las ondas gravitacionales son la radiación más poderosa del Universo,
nada puede detenerlas y forman el tejido mismo del espacio-tiempo. Los
astrónomos tienen pruebas indirectas de su existencia, pero nunca han
podido observarlas directamente. La alternativa es intentar detectarlas
desde el espacio. La Agencia Espacial Europea planea lanzar un
gigantesco observatorio espacial de ondas gravitacionales, el eLISA, en
2034, pero primero debe probarse que la tecnología funciona. Este es el
objetivo de la misión LISA Pathfinder, que se pondrá en órbita el 2 de
diciembre, y que cuenta con investigadores del Instituto de Ciencias del
Espacio (ICE), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones
Científicas (CSIC) y el Institut d’Estudis Espacials de Barcelona (IEEC).
La misión LISA Pathfinder probará a pequeña escala el funcionamiento de
la tecnología del futuro observatorio. Esta prueba no pretende captar
las ondas gravitacionales, sino validar la tecnología necesaria para
lograr detectarlas. El futuro gran medidor espacial será un gigantesco
interferómetro, que básicamente es un dispositivo con haces láser. El
eLISA tendrá tres satélites que fijarán sus haces láser formando un
triángulo equilátero con un lado de un millón de kilómetros. El cambio
en la trayectoria de estos láseres puede indicar el paso de las ondas
gravitacionales.
Como esta tecnología no puede ser verificada en la Tierra, debido a la
influencia de la gravedad terrestre, debe ponerse a prueba en el
espacio. LISA Pathfinder se pondrá en órbita a 1,5 millones de
kilómetros de la Tierra, en concreto en un punto Lagrange 1, donde un
objeto pequeño, afectado sólo por la gravedad, puede mantenerse
estacionario respecto a dos objetos más grandes. Allí se llevará a cabo
la prueba crucial de la misión. El satélite llegará a su órbita a
mediados de enero y efectuará las pruebas entre febrero y septiembre de
2016.
“Para detectar las ondas gravitacionales hay que medir la distancia
entre dos cuerpos en caída libre con una precisión altísima, sin ninguna
otra perturbación que altere sus posiciones”, explica Carlos F.
Sopuerta, científico del CSIC e investigador principal del grupo de
Astronomía Gravitacional-LISA del Instituto de Ciencias del Espacio. “De
esta manera, si una onda gravitacional pasa entre ellos dos, afectará a
su separación y se podrá detectar”.
Dos cubos de oro y platino flotando en el vacío
La prueba se efectuará con dos cubos de 46 milímetros de lado, formados
por una aleación de oro y platino. Tras alcanzar la órbita, los cubos se
liberarán para flotar en el vacío en un entorno controlado y separados
por una distancia de 38 centímetros. Un interferómetro láser medirá la
posición de los dos cuerpos. Los investigadores del Instituto de
Ciencias del Espacio han tenido un papel fundamental en la misión: han
desarrollado el ordenador de a bordo, los sistemas de diagnóstico de
estabilidad y sensibilidad, y el software de control de ambos.
El éxito de LISA Pathfinder permitirá reproducir estas condiciones a una
escala mucho mayor. Ese será el cometido del futuro observatorio eLISA,
que medirá con alta precisión la distancia entre parejas de cuerpos,
pero ahora estos cuerpos estarán en tres naves espaciales separadas por
más de un millón de kilómetros. “Con estas distancias se podrán llegar a
detectar las ondas gravitacionales provenientes de los fenómenos más
interesantes del Universo”, concluye Sopuerta.
La importancia de las ondas gravitacionales
La existencia de las ondas gravitacionales la predijo Albert Einstein en
la Teoría General de la Relatividad hoy hace 100 años. Las ondas
gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo
producidas por los acontecimientos más violentos del Universo, como la
fusión de agujeros negros o la explosión de supernovas. La teoría indica
que las ondas gravitacionales han de ser abundantes en el Universo y que
han de transportar información sobre los fenómenos que las originaron y
sobre la naturaleza de la gravedad.
Encontrarlas permitirá escuchar las ondas producidas por los sistemas
binarios de objetos compactos como los agujeros negros y las estrellas
de neutrones, por explosiones de supernovas y, probablemente, por el
propio Big Bang, que dio lugar al inicio del Universo. Es posible que
incluso se pueda llegar a saber más de la energía oscura. Su hallazgo
revolucionará muchas áreas de la astrofísica, la cosmología y la física
fundamental y pondrá a prueba la Teoría de la Relatividad, según los
investigadores.
“Hasta ahora sólo tenemos pruebas indirectas de las ondas
gravitacionales”, señala el investigador Carlos F. Sopuerta. Desde la
Tierra es imposible captar las ondas gravitacionales que emiten los
agujeros negros supermasivos, sistemas binarios ultracompactos y otras
fuentes que permitirían un programa científico sin precedentes. “Por
tanto, hay que tratar de observarlas desde el espacio, para lo cual se
requiere una tecnología de precisión extrema. Y eso es exactamente lo
que hará LISA Pathfinder”, concluye Sopuerta.
Fuente: CSIC. Noviembre 2015
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