Los resultados finales del satélite LISA Pathfinder (LPF) de la ESA se han publicado hoy. Utilizando datos tomados antes del final de la misión en julio de 2017, El equipo de LPF, que incluye a investigadores del Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Hannover y Leibniz Universität Hannover, mejoró significativamente los primeros resultados publicados a mediados de 2016. LPF ahora ha superado los requisitos de tecnologías clave para LISA, el futuro observatorio de ondas gravitacionales en el espacio, en más de un factor de dos en toda la banda de observación. LISA está programado para lanzarse al espacio en 2034 como una misión de la ESA y "escuchará" ondas gravitacionales de baja frecuencia de la fusión de agujeros negros supermasivos en todo el Universo y decenas de miles de estrellas binarias en nuestra galaxia.

Un espectáculo para la vista

"LISA Pathfinder demostró maravillosamente las tecnologías clave para LISA, el futuro observatorio de ondas gravitacionales en el espacio:la caída libre perfecta sin perturbaciones de dos masas de prueba cúbicas dentro de la nave espacial, "dice el profesor Karsten Danzmann, director del Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein, AEI) y director del Instituto de Física Gravitacional de la Leibniz Universität Hannover, quien también es el Co-Investigador Principal del Paquete de Tecnología LISA. "Quedamos impresionados con los resultados de las primeras semanas de la misión, pero nuestros resultados finales utilizando más y mejores datos y una comprensión más profunda de nuestro laboratorio espacial LPF son realmente un espectáculo para la vista ".

Si bien los primeros resultados de LPF ya superaron los requisitos de LISA a altas frecuencias (por encima de 0,01 Hz), la nueva publicación muestra que los requisitos se superan en más de un factor de dos hasta llegar a 0,00002 Hz, toda la banda de frecuencia LISA.

Dos cubos de oro y platino en el lugar más silencioso del espacio.

Una combinación de varios efectos permitió a los investigadores de LPF mejorar aún más los resultados iniciales, reducir las fuentes de ruido restantes, y crear un entorno aún más silencioso para las dos masas de prueba de oro y platino cúbicas:

• Después de varios meses más de ventilar las cámaras de vacío de la masa de prueba al espacio, su presión de gas residual, que anteriormente limitaba las mediciones, se redujo en un factor de 10.
• La disponibilidad de más datos mejoró la comprensión de la pequeña fuerza de inercia que actúa sobre los cubos causada por la órbita de la nave espacial y cómo estaba orientada en el espacio. Un control mejorado en LISA eliminará aún más este efecto.
• Un cálculo más preciso de las fuerzas electrostáticas de los sistemas eléctricos a bordo y los campos magnéticos ahora también ha eliminado una fuente sistemática de ruido de baja frecuencia.
• El análisis estadístico ha permitido a los científicos eliminar los efectos de eventos esporádicos adicionales ("fallos") para medir el ruido a frecuencias incluso más bajas de lo esperado.

Esta demostración de caída libre casi perfecta de dos masas de prueba sobre una banda de frecuencia ancha es un punto de referencia crítico para la misión LISA y la futura astronomía de múltiples mensajeros en colaboración con otros observatorios (de ondas electromagnéticas).

El primer interferómetro láser en el espacio

Además, el interferómetro láser, el primero en el espacio, se desempeñó más de 100 veces mejor que sus requisitos, y 30 veces mejor que nunca en los laboratorios terrestres. Permitió la investigación detallada de pequeños artefactos y fuentes de ruido sutiles, acumulando así más experiencia y generando confianza en la interferometría láser para LISA. La construcción del sistema de medición óptica precisa fue dirigida por científicos de los investigadores de Max Planck y Leibniz Universität en Hannover.

El futuro de la astronomía de ondas gravitacionales con LISA

LISA está programado para su lanzamiento al espacio en 2034 como una misión de la Agencia Espacial Europea (ESA). Cuenta con el apoyo de muchos estados miembros de la ESA, así como de la NASA y muchos científicos que trabajan juntos a través del Atlántico.

LISA constará de tres satélites que abarcan un triángulo equilátero con cada lado de 2,5 millones de kilómetros de largo. Las ondas gravitacionales que atraviesan el vuelo de formación en el espacio cambian estas distancias en una billonésima de metro.

LISA medirá ondas gravitacionales de baja frecuencia con períodos de oscilación que van desde 10 segundos hasta más de medio día. que no se puede observar con detectores en la tierra. Estos son emitidos por eventos como agujeros negros supermasivos con millones de veces la masa de nuestro sol fusionándose en los centros de las galaxias, los movimientos orbitales de decenas de miles de estrellas binarias en nuestra galaxia, y posiblemente fuentes exóticas como cuerdas cósmicas.