Durante casi 100 años, los científicos han estado buscando evidencia directa de la existencia de ondas de gravedad en el tejido del espacio-tiempo predicho en la teoría de la relatividad general de Albert Einsteins. Hoy, la búsqueda de ondas de gravedad se ha convertido en un esfuerzo mundial que involucra a cientos de científicos. Se han desarrollado una serie de grandes instalaciones terrestres en Europa, Estados Unidos y Japón, pero la búsqueda más sofisticada de todas tendrá lugar pronto en el espacio.
Hablando el martes 5 de abril en la Reunión Nacional de Astronomía RAS en Birmingham, el Profesor Mike Cruise describirá un proyecto conjunto ESA-NASA llamado LISA (Antena Espacial Interferométrica Láser). Programado para su lanzamiento en 2012, LISA comprenderá tres naves espaciales que vuelan en formación alrededor del Sol, lo que lo convierte en el instrumento científico más grande jamás puesto en órbita.
Se espera que LISA brinde la mejor oportunidad de éxito en la búsqueda de las emocionantes ondas de gravedad de baja frecuencia, dijo el profesor Cruise. Sin embargo, la misión es uno de los desafíos tecnológicos más complejos jamás realizados. Según la teoría de Einsteins, las ondas de gravedad son causadas por el movimiento de grandes masas (por ejemplo, estrellas de neutrones o agujeros negros) en el Universo. La influencia gravitacional entre los objetos distantes cambia a medida que las masas se mueven, de la misma manera que las cargas eléctricas en movimiento crean las ondas electromagnéticas que los aparatos de radio y los televisores pueden detectar.
En el caso de una partícula atómica muy ligera como el electrón, el movimiento puede ser muy rápido, generando ondas en una amplia gama de frecuencias, incluidos los efectos que llamamos luz y rayos X. Dado que los objetos que generan ondas de gravedad son mucho más grandes y masivos que los electrones, los científicos esperan detectar ondas de frecuencia mucho más bajas con períodos que van desde fracciones de segundo a varias horas.
Las olas son muy débiles. Se revelan como un estiramiento y contracción alterna de la distancia entre las masas de prueba que están suspendidas de una manera que les permite moverse. Si dos de estas masas de prueba estuvieran separadas por un metro, entonces las ondas de gravedad de la fuerza que se busca actualmente cambiarían su separación en solo 10e-22 de un metro, o una diezmilésima de una millonésima de una millonésima de una millonésima de un metro.
Este cambio en la separación es tan pequeño que evitar que las masas de prueba sean perturbadas por el efecto gravitacional de los objetos locales y el ruido sísmico o el temblor de la Tierra, es un problema real que limita la sensibilidad de los detectores. Dado que la longitud de cada metro en la distancia entre las masas de prueba da lugar por separado a los pequeños cambios que se buscan, aumentar la longitud de la separación entre las masas da lugar a un cambio general mayor que podría detectarse. Como consecuencia, los detectores de ondas de gravedad se hacen lo más grandes posible.
Los detectores terrestres actuales cubren distancias de unos pocos kilómetros y deberían poder medir los períodos de milisegundos de objetos que giran rápidamente, como las estrellas de neutrones sobrantes de explosiones estelares, o las colisiones entre objetos en nuestro vecindario galáctico local. Sin embargo, existe un gran interés en construir detectores para buscar las colisiones entre agujeros negros masivos que tienen lugar durante las fusiones de galaxias completas. Estos eventos violentos generarían señales con frecuencias muy bajas, demasiado bajas para ser observadas por encima del ruido sísmico aleatorio de la Tierra.
La respuesta es ir al espacio, lejos de tales disturbios. En el caso de LISA, las tres naves espaciales volarán en formación, a 5 millones de kilómetros de distancia. Los rayos láser que viajan entre ellos medirán los cambios en la separación causados por las ondas de gravedad con una precisión de aproximadamente 10 picómetros (cienmilésimas de millonésima parte de un metro). Dado que las masas de prueba en cada nave espacial tendrán que protegerse de diversas perturbaciones causadas por partículas cargadas en el espacio, deben alojarse en una cámara de vacío en la nave espacial. La precisión requerida es 1,000 veces más exigente que nunca antes en el espacio, por lo que ESA está preparando un vuelo de prueba del sistema de medición láser en una misión llamada LISA Pathfinder, que se lanzará en 2008.
Los científicos de la Universidad de Birmingham, la Universidad de Glasgow y el Imperial College London están preparando actualmente la instrumentación para LISA Pathfinder en colaboración con la ESA y sus colegas en Alemania, Italia, Holanda, Francia, España y Suiza. Cuando LISA está operando en órbita, esperamos observar el Universo a través de la nueva ventana que ofrecen las ondas de gravedad, dijo Cruise. Además de las estrellas de neutrones y los agujeros negros masivos, podemos detectar los ecos del Big Bang de las ondas de gravedad que emiten pequeñas fracciones de segundo después del evento que inició nuestro Universo en su evolución actual.
Fuente original: Comunicado de prensa de RAS
