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Cómo el Observatorio de Ondas Gravitacionales LISA en el Espacio cambiará nuestra comprensión cósmica

Cómo el Observatorio de Ondas Gravitacionales LISA en el Espacio cambiará nuestra comprensión cósmica

La misión LISA (Laser Interferometer Space Antenna), liderada por la Agencia Espacial Europea (ESA) con contribuciones de la NASA, detectará ondas gravitacionales en el espacio utilizando tres naves espaciales, separadas por más de un millón de kilómetros, volando en formación de triángulo. Los láseres disparados entre los satélites, como se muestra en el concepto de este artista, medirán cómo las ondas gravitacionales cambian las distancias relativas entre ellos. Crédito: AEI/MM/Exozet

LISA, una misión cooperativa entre la Agencia Espacial Europea y… NASAtiene como objetivo detectar ondas gravitacionales Desde el espacio, ofreciendo nuevas visiones del universo a través de tecnología avanzada y cooperación internacional.

El primer observatorio espacial diseñado para detectar ondas gravitacionales ha sido objeto de una revisión importante y comenzará a construir el hardware volador. El 25 de enero, la Agencia Espacial Europea (Agencia Espacial Europea), anunció la adopción oficial de LISA, una antena de interferómetro láser espacial, dentro de su conjunto de misiones, cuyo lanzamiento está previsto para mediados de la década de 2030. La Agencia Espacial Europea lidera la misión y la NASA actúa como socio colaborador.

El papel de la NASA y la cooperación en la misión

“En 2015, el piso Lego “El observatorio ha abierto una ventana a las ondas gravitacionales, las perturbaciones que recorren el espacio-tiempo y la estructura de nuestro universo”, dijo Mark Clampin, director de la División de Astrofísica de la sede de la NASA en Washington. “LISA nos brindará una vista panorámica que nos permitirá observar una amplia gama de fuentes dentro y fuera de nuestra galaxia. Estamos orgullosos de ser parte de este esfuerzo internacional para abrir nuevos horizontes en la exploración de los secretos del universo.

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La misión LISA permitirá la observación de ondas gravitacionales generadas por la fusión de agujeros negros supermasivos, como se muestra aquí en una simulación por computadora. La mayoría de las galaxias grandes contienen agujeros negros centrales que pesan millones de veces la masa de nuestro Sol. Cuando estas galaxias chocan, sus agujeros negros acaban colisionando también. Crédito de la imagen: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA/Scott Noble; Datos de simulación, Dascoli et al. 2018

La NASA proporcionará varios componentes clave del conjunto de instrumentos LISA junto con apoyo científico y de ingeniería. Las contribuciones de la NASA incluyen láseres, telescopios y dispositivos para reducir las perturbaciones causadas por cargas electromagnéticas. LISA utilizará este equipo para medir cambios diminutos en la distancia, causados ​​por ondas gravitacionales, a lo largo de millones de millas en el espacio. La Agencia Espacial Europea proporcionará la nave espacial y supervisará al equipo internacional durante el desarrollo y operación de la misión.

Ondas gravitacionales: revelando secretos cósmicos

Las ondas gravitacionales fueron predichas por la teoría general de la relatividad de Albert Einstein hace más de un siglo. Son producidos por masas en aceleración, como un par de agujeros negros en órbita. Debido a que estas ondas eliminan la energía orbital, la distancia entre los objetos se reduce gradualmente a lo largo de millones de años y, finalmente, se fusionan.

Estas ondas en el tejido del espacio no se descubrieron hasta 2015, cuando LIGO, un observatorio láser de ondas gravitacionales financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., midió las ondas gravitacionales generadas por la fusión de dos agujeros negros. Este descubrimiento ha fomentado un nuevo campo de la ciencia llamado “astronomía de mensajes múltiples” en el que las ondas gravitacionales pueden usarse junto con otros “mensajeros” cósmicos (luz y partículas) para observar el universo de nuevas maneras.

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Junto con otras instalaciones terrestres, LIGO ha observado desde entonces docenas de otras Agujero negro Fusiones, así como la fusión de estrellas de neutrones y Estrella neutrón-Sistemas de agujeros negros. Hasta ahora, los agujeros negros detectados a través de ondas gravitacionales han sido relativamente pequeños, con masas que oscilan entre decenas y quizás cien veces la masa de nuestro Sol. Pero los científicos creen que las fusiones de agujeros negros más masivos eran comunes cuando el universo era joven, y sólo un observatorio espacial podría ser sensible a sus ondas gravitacionales.

La contribución única de LISA a la astronomía

“LISA está diseñada para detectar ondas gravitacionales de baja frecuencia que los instrumentos en la Tierra no pueden detectar”, dijo Ira Thorpe, científico del estudio de la NASA para la misión en el centro de la agencia. Centro de vuelos espaciales Goddard (Cinturón Verde, Maryland). “Estas fuentes incluyen decenas de miles de pequeños sistemas binarios en nuestra galaxia, así como agujeros negros masivos que se fusionaron cuando las galaxias chocaron en el universo primitivo”.

Un mapa artificial de todo el cielo construido a partir de ondas gravitacionales

Para construir este mapa sintético de todo el cielo se utilizaron ondas gravitacionales de una simulación conjunta de sistemas binarios compactos en nuestra galaxia. Estos sistemas contienen enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros en órbitas estrechas. Estos mapas que utilizan datos reales serán posibles una vez que la misión LISA entre en actividad en la próxima década. Nuestra Vía Láctea está en el centro de esta vista panorámica del cielo, con el plano galáctico extendiéndose por el medio. Los puntos más brillantes indican fuentes con señales gravitacionales más fuertes y los colores más claros indican aquellas con frecuencias más altas. Los puntos de color más grandes muestran fuentes cuyas ubicaciones son menos conocidas. Fuente: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

LISA constará de tres naves espaciales que volarán en una amplia formación triangular que seguirá a la Tierra en su órbita alrededor del sol. Cada brazo del triángulo se extiende 1,6 millones de millas (2,5 millones de kilómetros). La nave espacial rastreará únicamente masas de prueba internas afectadas por la gravedad. Al mismo tiempo, se dispararán rayos láser de forma continua para medir las distancias entre ellos dentro de un rango menor que el tamaño del helio. maíz. Las ondas gravitacionales provenientes de fuentes de todo el universo producirán oscilaciones en la longitud de los brazos del triángulo, y LISA captará estos cambios.

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Innovaciones tecnológicas y perspectivas de futuro

La tecnología central de la misión LISA fue validada por la misión LISA Pathfinder de la ESA, que demostró el control preciso y las mediciones láser necesarias para detectar ondas gravitacionales. Este avance tecnológico allana el camino para que LISA explore aspectos del universo que antes eran inaccesibles, proporcionando información sobre la dinámica de los cuerpos celestes masivos y la estructura del espacio-tiempo mismo.

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