LISA es la gran misión científica de la ESA que observará el Universo detectando las ondas gravitacionales que lo atraviesan en un rango de frecuencia muy rico pero hasta ahora inexplorado.
Las ondas gravitacionales son vibraciones del espacio-tiempo creadas por ciertos fenómenos que involucran masas extremas. La emisión de ondas gravitacionales suficientemente intensas para ser detectadas requiere la interacción gravitatoria de objetos extremadamente densos como los agujeros negros, las estrellas de neutrones, las enanas blancas e incluso objetos más exóticos presentes en el Universo primitivo.
Las tres naves espaciales de la misión LISA formarán un triángulo en órbita, con lados de 5 millones de kilómetros y posicionados detrás de la Tierra en su órbita. Seguirán órbitas similares a la de la Tierra, minimizando los cambios de longitud de los lados del triángulo. Gracias a una constelación de tres satélites formando un triángulo equilátero de 2,5 millones de kilómetros de lado (6 veces la distancia Tierra-Luna) en órbita alrededor del sol, LISA detectará las minúsculas deformaciones del espacio-tiempo provocadas por el paso de estas ondas.
Desde 2015, fusiones de agujeros negros de masa estelar y de estrellas de neutrones son observadas regularmente por los instrumentos terrestres LIGO y Virgo, y desde 2023 una señal de ondas gravitacionales parece detectarse a muy baja frecuencia (el nanohercio o una vez por mil millones de segundos, mientras que el hercio corresponde a una frecuencia de una vez por segundo) gracias a la
cronometría de una red de púlsares.
LISA observará en el rango del milihercio donde emiten numerosas fuentes, como las fusiones de sistemas binarios de agujeros negros supermasivos cuyas masas son del orden de un millón de masas solares, los sistemas binarios con una relación de masas extrema (un pequeño agujero negro orbitando alrededor de un agujero negro supermasivo, por ejemplo), los sistemas binarios de estrellas de neutrones y potencialmente las burbujas del Universo primitivo. LISA observará estas fuentes con tal nivel de detalle que no solo será posible hacer astrofísica, sino también física fundamental y cosmología.
LISA: una constelación de tres satélites formando un triángulo equilátero de 2,5 millones de kilómetros de lado (6 veces la distancia Tierra-Luna) en órbita alrededor del sol. Tecnología de vanguardia
Para detectar las minúsculas deformaciones del triángulo formado por los satélites durante el paso de las ondas gravitacionales, los satélites intercambian haces láser y utilizan la interferometría para medir las variaciones de distancia que los separan con una precisión del orden de la decena de picómetros (100 veces más pequeño que el tamaño de un átomo).
Es un enorme desafío porque, para detectar las ondas gravitacionales, los satélites solo deben ser sensibles a la gravedad. Para ello, cada satélite protege masas de referencia, pequeños cubos de oro-platino de 4 cm de lado sin ningún contacto mecánico, que están así "en caída libre". El satélite mide por interferometría y acoplamiento capacitivo su posición respecto a los cubos que contiene y se reposiciona gracias a un juego de microcohetes, contrarrestando así cualquier perturbación no gravitacional (micrometeoritos, partículas solares, etc.).
Asociaciones industriales y calendario de la misión
El sistema interferométrico y el de reajuste sobre las masas de referencia constituyen el corazón del instrumento científico. Se desarrolla bajo la coordinación de la ESA por los estados europeos con una contribución de la NASA. La realización del resto del satélite (estructura, paneles solares, propulsión, computadoras de a bordo, etc.) se confía a OHB System en asociación con Thales.
La firma de este contrato finaliza la fase de establecimiento de la organización y marca el inicio de la construcción de LISA. El lanzamiento de los 3 satélites está previsto para 2035 mediante un cohete Ariane 6.4. Le seguirá una fase de transferencia de 18 meses para alcanzar las órbitas finales y comenzar las operaciones científicas, que durarán al menos 4 años.
Prototipo del simulador de masas de referencia desarrollado en el CEA-Irfu para las pruebas y las mediciones de rendimiento del banco óptico interferométrico de LISA. CEA IRFU