Hoy dia, La ESA ha invitado a científicos europeos a proponer conceptos para la tercera gran misión de su programa científico. para estudiar el Universo gravitacional.

Un observatorio espacial de ondas gravitacionales, ondas en el tejido del espacio-tiempo creado por la aceleración de objetos masivos, se identificó en 2013 como el objetivo de la tercera gran misión (L3) en el plan Cosmic Vision de la ESA.

En 2014 se nombró un Equipo Asesor del Observatorio Gravitacional, compuesto por expertos independientes. El equipo completó su informe final a principios de este año, recomendar además a la ESA que prosiga la misión después de haber verificado la viabilidad de un diseño multisatélite con masas de prueba en caída libre conectadas a lo largo de millones de kilómetros por láser.

Ahora, tras la primera detección de las escurridizas olas con experimentos en tierra y el exitoso desempeño de la misión LISA Pathfinder de la ESA, que demostró algunas de las tecnologías clave necesarias para detectar ondas gravitacionales desde el espacio, la agencia está invitando a la comunidad científica a presentar propuestas para la primera misión espacial para observar ondas gravitacionales.

"Las ondas gravitacionales prometen abrir una nueva ventana a la astronomía, revelando fenómenos poderosos en todo el Universo que no son accesibles a través de observaciones de luz cósmica, "dice Álvaro Giménez, Director de Ciencias de la ESA.

Predicho hace un siglo por la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, Las ondas gravitacionales permanecieron esquivas hasta la primera detección directa por parte del Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser en tierra y las colaboraciones de Virgo. realizado en septiembre de 2015 y anunciado a principios de este año.

La señal se originó a partir de la coalescencia de dos agujeros negros, cada uno con unas 30 veces la masa del Sol y unos 1.300 millones de años luz de distancia. Se realizó una segunda detección en diciembre de 2015 y se anunció en junio, y reveló ondas gravitacionales de otra fusión de agujeros negros, esta vez involucrando objetos más pequeños con masas alrededor de 7 y 14 masas solares.

Mientras tanto, La misión LISA Pathfinder se lanzó en diciembre de 2015 y comenzó sus operaciones científicas en marzo de este año. probando algunas de las tecnologías clave que se pueden utilizar para construir un observatorio espacial de ondas gravitacionales.

Los datos recopilados durante los dos primeros meses mostraron que de hecho es posible eliminar las perturbaciones externas en las masas de prueba colocadas en caída libre con el nivel de precisión requerido para medir las ondas gravitacionales pasantes que perturban su movimiento.

Si bien los detectores terrestres son sensibles a las ondas gravitacionales con frecuencias de alrededor de 100 Hz, o cien ciclos de oscilación por segundo, un observatorio en el espacio podrá detectar ondas de baja frecuencia. desde 1 Hz hasta 0,1 mHz. Las ondas gravitacionales con diferentes frecuencias transportan información sobre diferentes eventos en el cosmos, Al igual que las observaciones astronómicas en luz visible, son sensibles a las estrellas en las principales etapas de sus vidas, mientras que las observaciones de rayos X pueden revelar las primeras fases de la vida estelar o los restos de su desaparición.

En particular, Las ondas gravitacionales de baja frecuencia están vinculadas a objetos cósmicos aún más exóticos que sus contrapartes de alta frecuencia:agujeros negros supermasivos, con masas de millones a miles de millones de veces la del Sol, que se encuentran en el centro de galaxias masivas. Las ondas se liberan cuando dos de esos agujeros negros se fusionan durante una fusión de galaxias, o cuando un objeto compacto más pequeño, como una estrella de neutrones o un agujero negro de masa estelar, espirales hacia un agujero negro supermasivo.

Observar las oscilaciones en el tejido del espacio-tiempo producidas por estos poderosos eventos brindará la oportunidad de estudiar cómo se han formado y evolucionado las galaxias a lo largo de la vida del Universo. y probar la relatividad general de Einstein en su régimen fuerte.

Los conceptos para la misión L3 de la ESA deberán abordar la exploración del Universo con ondas gravitacionales de baja frecuencia, complementando las observaciones realizadas en tierra para aprovechar al máximo el nuevo campo de la astronomía gravitacional. La fecha de lanzamiento prevista para la misión es 2034.

Las lecciones aprendidas de LISA Pathfinder serán cruciales para desarrollar esta misión, pero también se necesitará mucha tecnología nueva para extender el diseño de un solo satélite a múltiples satélites. Por ejemplo, láseres mucho más potentes que los utilizados en LISA Pathfinder, así como telescopios altamente estables, Será necesario vincular las masas en caída libre a lo largo de millones de kilómetros.

Las grandes misiones del Programa Científico de la ESA están dirigidas por la ESA, pero también permiten la colaboración internacional. La primera misión de clase grande es Juice, el JUpiter ICy lunas Explorer, previsto para su lanzamiento en 2022, y el segundo es Atenea, el telescopio avanzado para astrofísica de alta energía, un observatorio de rayos X para investigar el Universo caliente y energético, con una fecha de lanzamiento prevista en 2028.

Las cartas de intención para el nuevo observatorio espacial de ondas gravitacionales de la ESA deben enviarse antes del 15 de noviembre. y la fecha límite para la propuesta completa es el 16 de enero de 2017. Se espera que la selección tenga lugar en el primer semestre de 2017, con una fase preliminar de estudio interno prevista para más adelante en el año.