La misión LISA Pathfinder logra en el espacio una caída libre perfecta

Apenas dos meses después de iniciar sus operaciones, la misión espacial LISA Pathfinder, un programa europeo con destacada participación española, ha cumplido con creces el objetivo para el que fue concebida: probar con éxito una novedosa tecnología que en un futuro próximo permitirá captar ondas gravitacionales en el espacio. El camino para eLisa, la sonda destinada a estos menesteres, está expedito a partir del 2030, como ha destacado Fabio Favata, científico de la Agencia Espacial Europea (ESA), al presentar los resultados. 

La clave del experimento de LISA Pathfinder son dos cubos idénticos que la nave lleva en su interior sin tocar con las paredes, flotando en caída libre, con una separación entre ambos de unos 38 centímetros. Están hechos de una aleación de oro y platino y en la Tierra pesarían casi dos kilos.

Las ondas gravitacionales, un intrigante fenómeno predicho por Albert Einstein en 1916 y cuya existencia no se pudo confirmar experimentalmente hasta el pasado año, son oscilaciones en el tejido espacio-tiempo que se forman como consecuencia de la explosión de supernovas, colisiones de agujeros negros y otros de los fenómenos más violentos del Universo. Luego se mueven a la velocidad de la luz. Einstein también predijo con acierto que esas distorsiones serían muy difíciles de detectar puesto que apenas interaccionan con la materia. Y así ha sido.

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"Hemos logrado que las dos masas floten libremente, no perturbadas por ninguna otra fuerza, con una precisión cinco veces mayor que el requerimiento original de la misión”, explica Carlos F. Sopuerta, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC), centro ubicado en el campus universitario de Bellaterra que ha tenido un peso crucial en el diseño de la misión. 

En un artículo publicado en la revista Physical Review Letters, el equipo de LISA Pathfinder ha demostrado que las masas de prueba están casi inmóviles una respecto de la otra, “con una aceleración relativa inferior a una parte de diez millonésimas de una millonésima de la aceleración gravitacional de la Tierra (g)”.

"Hemos demostrado que tenemos la tecnología para construir un observatorio de ondas gravitacionales en el espacio con capacidad para llevar a cabo un programa científico revolucionario", prosigue Sopuerta, investigador principal del grupo de Astronomía Gravitacional-LISA del instituto. 

Aunque las ondas gravitacionales se formen a partir de acontecimientos muy poderosos, las fluctuaciones en el espacio-tiempo que llegan a la Tierra son ínfimas y se necesita una tecnología muy sofisticada para registrarlas. Por eso hay que ir al espacio, lejos de cualquier tipo de perturbación. 

Las ondas gravitacionales se detectaron por primera vez en septiembre del 2015 mediante el detector terrestre LIGO, en Estados Unidos. LIGO detectó concretamente una señal procedente de dos agujeros negros en un proceso de fusión, cada uno con una masa aproximadamente 30 veces la del Sol.

Sin embargo, aunque las señales observadas entonces fueron de una frecuencia de unos 100 herzios (Hz), las ondas gravitacionales tienen un espectro mucho más amplio. Por ejemplo, las oscilaciones de frecuencias más bajas se producen por acontecimientos aún más exóticos, como las fusiones de agujeros negros supermasivos, con masas millones de veces mayores que la del Sol.

Para detectar esas oscilaciones en frecuencias bajas se requiere medir pequeñas fluctuaciones en la distancia entre los objetos colocados a millones de kilómetros de distancia, algo que solo se puede conseguir en el espacio, "donde un observatorio también estaría libre de los ruidos sísmicos, térmicos y de gravedad terrestre que limitan los detectores instalados en la Tierra", subraya Sopuerta.

Participación local

El grupo de Astronomía Gravitacional-LISA del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC), en colaboración con la industria local, ha diseñado y construido la Unidad de Gestión de Datos (DMU), el equipo que controla los experimentos de la misión. El grupo también ha contribuido con el subsistema de diagnóstico, un conjunto de sensores de alta sensibilidad para el control térmico y magnético y un monitor de radiación de partículas cósmicas ionizadas.