LISA: el observatorio espacial que buscará ondas gravitacionales en el Universo
La astronomía está a punto de ampliar nuevamente sus límites. La misión LISA (Laser Interferometer Space Antenna) será el primer gran observatorio espacial diseñado específicamente para detectar y estudiar ondas gravitacionales desde el espacio.
El proyecto está siendo desarrollado bajo el liderazgo de la Agencia Espacial Europea (ESA), con importantes contribuciones internacionales. Su lanzamiento está previsto para mediados de la década de 2030 y podría abrir una nueva ventana para estudiar algunos de los acontecimientos más violentos del Universo.
¿Qué son las ondas gravitacionales?
Las ondas gravitacionales son pequeñas perturbaciones que se propagan por el espacio-tiempo cuando ocurren determinados acontecimientos cósmicos extremadamente energéticos.
En 2015, el observatorio LIGO realizó la primera detección directa de estas ondas, procedentes de la fusión de dos agujeros negros. Desde entonces, los detectores terrestres han permitido estudiar numerosas colisiones de agujeros negros y estrellas de neutrones.
Estas observaciones han creado una nueva forma de estudiar el Universo. En lugar de depender únicamente de la luz, los astrónomos pueden analizar las propias perturbaciones del espacio-tiempo producidas por acontecimientos ocurridos a enormes distancias.
¿Cómo funcionará LISA?
LISA utilizará tres naves espaciales que volarán formando un gigantesco triángulo mientras orbitan alrededor del Sol.
Las naves estarán separadas aproximadamente 2,5 millones de kilómetros y se mantendrán en una formación extremadamente precisa.
Cada nave contará con instrumentos capaces de medir las distancias entre las tres posiciones mediante haces de láser.
El objetivo es detectar cambios diminutos en esas distancias provocados por el paso de una onda gravitacional.
Cubos de oro y platino flotando en el espacio
Uno de los elementos más sorprendentes de LISA serán sus masas de prueba.
Cada nave espacial transportará dos cubos compuestos por una aleación de oro y platino. Estos cubos estarán suspendidos en el interior de la nave y podrán moverse prácticamente en caída libre.
La nave no estará en contacto físico con ellos.
Esto es fundamental porque cualquier vibración o fuerza externa podría alterar las mediciones. Los sistemas de la misión deberán aislar las masas de prueba de perturbaciones provocadas por la propia nave, la presión de la radiación solar y otras influencias.
De esta manera, los cubos podrán funcionar como referencias extremadamente sensibles para detectar las pequeñas variaciones producidas por las ondas gravitacionales.
Láseres capaces de medir distancias increíbles
LISA utilizará interferometría láser para medir las distancias entre las masas de prueba situadas en las diferentes naves.
La precisión necesaria es extraordinaria. Los instrumentos deberán detectar variaciones de distancia extremadamente pequeñas, del orden de escalas inferiores al tamaño de un átomo.
Esto permitirá identificar las deformaciones del espacio-tiempo provocadas por las ondas gravitacionales.
No se trata simplemente de medir una distancia entre dos naves. El verdadero desafío consiste en distinguir una señal gravitacional extremadamente débil de cualquier otra perturbación que pueda afectar al sistema.
¿Por qué LISA necesita estar en el espacio?
Los detectores terrestres, como LIGO y Virgo, han demostrado la capacidad de detectar ondas gravitacionales, pero su ubicación y tamaño limitan el tipo de señales que pueden estudiar.
LISA utilizará distancias de millones de kilómetros entre sus naves para detectar ondas gravitacionales de frecuencias mucho más bajas que las observadas por los principales detectores terrestres.
Esto permitirá estudiar fenómenos diferentes y complementar las observaciones realizadas desde la Tierra.
La combinación de detectores terrestres y espaciales podría proporcionar una visión mucho más completa del Universo gravitacional.
¿Qué podrá descubrir LISA?
LISA podría estudiar algunos de los fenómenos gravitacionales más interesantes del Universo.
Entre sus objetivos científicos se encuentran las fusiones de agujeros negros supermasivos, sistemas compactos de estrellas y otros acontecimientos capaces de producir ondas gravitacionales de baja frecuencia.
También podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo evolucionan los agujeros negros y cómo se forman y evolucionan las grandes estructuras del Universo.
Uno de los mayores atractivos de la misión es precisamente la posibilidad de observar fenómenos que resultan difíciles o imposibles de detectar con los observatorios gravitacionales terrestres.
Una nueva ventana para observar el Universo
La astronomía ha utilizado durante siglos diferentes formas de luz para estudiar el cosmos. Después llegaron otras herramientas, como los radiotelescopios, los observatorios de rayos X y los detectores de partículas.
Las ondas gravitacionales representan otra forma completamente diferente de obtener información.
LISA llevará esta capacidad al espacio y permitirá explorar un rango de frecuencias que no puede estudiarse adecuadamente desde la superficie terrestre.
Si la misión alcanza sus objetivos, los astrónomos podrán observar el Universo de una manera que hasta hace pocos años parecía imposible.
El desafío tecnológico
Construir LISA será un enorme desafío de ingeniería.
Tres naves deberán mantener una formación precisa a millones de kilómetros de distancia mientras los instrumentos realizan mediciones extraordinariamente sensibles.
Además, será necesario controlar las perturbaciones externas y mantener las masas de prueba en condiciones cercanas a la caída libre.
Cada componente de la misión tendrá que funcionar con una precisión excepcional durante años.
Por eso, LISA no será solamente un nuevo observatorio astronómico. También será una demostración de algunas de las tecnologías de medición más precisas jamás desarrolladas.
LISA podría cambiar nuestra visión del Universo
La misión LISA todavía se encuentra en desarrollo y su lanzamiento está previsto para la década de 2030. Pero su objetivo ya representa un importante paso adelante para la astronomía.
Al colocar tres detectores separados por millones de kilómetros en el espacio, los científicos podrán estudiar ondas gravitacionales de baja frecuencia y explorar fenómenos cósmicos que permanecen fuera del alcance de los observatorios actuales.
El Universo podría estar a punto de mostrarnos una nueva cara.
LISA no observará las estrellas de la misma manera que un telescopio convencional. Escuchará las pequeñas vibraciones del propio espacio-tiempo para revelar acontecimientos que suceden en las regiones más extremas del cosmos.
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