La ESA (la Agencia Espacial Europea) ha seleccionado la Antena Espacial con Interferómetro Láser (LISA) para su tercera misión de gran tamaño en el programa científico Cosmic Vision de la agencia. La constelación de tres naves espaciales está diseñada para estudiar las ondas gravitacionales en el espacio y es un concepto estudiado durante mucho tiempo tanto por la ESA como por la NASA.

El Comité del Programa Científico de la ESA anunció la selección en una reunión el 20 de junio. La misión ahora se diseñará, presupuestado y propuesto para adopción antes de que comience la construcción. Se espera que LISA se lance en 2034. La NASA será un socio de la ESA en el diseño, desarrollo, operaciones y análisis de datos de la misión.

La radiación gravitacional fue predicha hace un siglo por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Los objetos de aceleración masiva, como los agujeros negros que se fusionan, producen ondas de energía que ondulan a través del tejido del espacio y el tiempo. La prueba indirecta de la existencia de estas ondas llegó en 1978, cuando los cambios sutiles observados en el movimiento de un par de estrellas de neutrones en órbita mostraron que la energía estaba saliendo del sistema en una cantidad que coincidía con las predicciones de energía arrastrada por las ondas gravitacionales.

En septiembre de 2015, estas ondas fueron detectadas directamente por primera vez por el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) de la National Science Foundation. La señal surgió de la fusión de dos agujeros negros de masa estelar ubicados a unos 1.300 millones de años luz de distancia. Desde entonces, se han detectado señales similares de otras fusiones de agujeros negros.

Sísmico, Las fuentes de ruido térmico y de otro tipo limitan LIGO a ondas gravitacionales de alta frecuencia alrededor de 100 ciclos por segundo (hercios). Pero al encontrar señales de eventos más poderosos, como fusiones de agujeros negros supermasivos en galaxias en colisión, requiere la capacidad de detectar frecuencias mucho más bajas que 1 hertz, un nivel de sensibilidad solo posible desde el espacio.

LISA consta de tres naves espaciales separadas por 1,6 millones de millas (2,5 millones de kilómetros) en una formación triangular que sigue a la Tierra en su órbita alrededor del sol. Cada nave espacial lleva masas de prueba que están protegidas de tal manera que la única fuerza a la que responden es la gravedad. Los láseres miden las distancias para probar las masas en las tres naves espaciales. Pequeños cambios en la longitud de cada brazo de dos naves espaciales señalan el paso de ondas gravitacionales a través de la formación.

Por ejemplo, LISA será sensible a las ondas gravitacionales producidas por fusiones de agujeros negros supermasivos, cada uno con millones o más de veces la masa del sol. También podrá detectar ondas gravitacionales que emanan de sistemas binarios que contienen estrellas de neutrones o agujeros negros. haciendo que sus órbitas se encojan. Y LISA puede detectar un fondo de ondas gravitacionales producidas durante los primeros momentos del universo.

Por décadas, La NASA ha trabajado para desarrollar muchas tecnologías necesarias para LISA, incluida la medición, sistemas de micropropulsión y control, así como apoyo para el desarrollo de técnicas de análisis de datos.

Por ejemplo, la misión de seguimiento GRACE, una colaboración entre Estados Unidos y Alemania para reemplazar los antiguos satélites GRACE programados para su lanzamiento a fines de este año, llevará un sistema de medición láser que hereda algunas de las tecnologías desarrolladas originalmente para LISA. El interferómetro de rango láser de la misión rastreará los cambios de distancia entre los dos satélites con una precisión sin precedentes. proporcionando la primera demostración de la tecnología en el espacio.

En 2016, LISA Pathfinder de la ESA demostró con éxito las tecnologías clave necesarias para construir LISA. Cada una de las tres naves espaciales de LISA debe volar suavemente alrededor de sus masas de prueba sin molestarlas, un proceso llamado vuelo sin arrastre. En sus dos primeros meses de operaciones, LISA Pathfinder demostró este proceso con una precisión cinco veces mejor que los requisitos de su misión y más tarde alcanzó la sensibilidad necesaria para el observatorio completo de múltiples naves espaciales. Investigadores estadounidenses colaboraron en aspectos de LISA Pathfinder durante años, y la misión lleva un experimento proporcionado por la NASA llamado Sistema de Reducción de Disturbios ST7, que es administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California.