Luz verde a la gran misión que buscará las ondas de Einstein en el espacio

LISA es, en realidad, una constelación de tres naves que seguirán la órbita de la Tierra alrededor del Sol, formando un triángulo equilátero extremadamente preciso en el espacio. Cada lado del triángulo tendrá 2,5 millones de kilómetros de largo (más de seis veces la distancia entre la Tierra y la Luna), y las naves intercambiarán rayos láser a lo largo de esta distancia.

El triplete detectará a través de todo el universo las ondas gravitacionales, unas ondas minúsculas predichas hace poco más de un siglo por Einstein que sacuden el tejido del espacio-tiempo y son provocadas por objetos masivos que se aceleran, como la colisión de enormes agujeros negros en los centros de las galaxias. Esto permitirá al equipo rastrear el origen de estos objetos, representar su crecimiento hasta alcanzar millones de veces más masa que la del Sol y determinar el papel que desempeñan en la evolución de las galaxias.

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José Manuel Nieves

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«LISA es un esfuerzo que nunca antes se había intentado. Utilizando rayos láser a distancias de decenas de kilómetros, la instrumentación terrestre puede detectar ondas gravitacionales procedentes de eventos que involucran objetos del tamaño de las estrellas, como explosiones de supernovas o fusiones de estrellas hiperdensas y agujeros negros de masa estelar. Para ampliar las fronteras de los estudios gravitacionales debemos ir al espacio», explica Nora Lützgendorf, científica líder del proyecto LISA.

La misión está preparada para capturar el sonido gravitacional de los momentos iniciales de nuestro universo, que predicen las teorías actuales, y ofrecer un atisbo directo de los primeros segundos después del Big Bang. Además, puesto que las ondas gravitacionales contienen información sobre la distancia de los objetos que las emitieron, LISA ayudará al equipo a medir el cambio en la expansión del universo con un criterio diferente a las técnicas utilizadas por la misión espacial Euclid y otros estudios, validando sus resultados.

En nuestra galaxia, LISA detectará muchos objetos compactos fusionándose, como enanas blancas o estrellas de neutrones, y nos brindará una visión única de las etapas finales de la evolución de estos sistemas. Al identificar su posición y distancias, mejorará nuestra comprensión de la estructura de la Vía Láctea.

Para detectar ondas gravitacionales, LISA utilizará cubos macizos de oro y platino, conocidos como masas de prueba (ligeramente más pequeñas que los cubos de Rubik), que flotan libremente en una carcasa especial en el corazón de cada nave espacial. Las ondas gravitacionales provocarán pequeños cambios en las distancias entre las masas en las diferentes naves espaciales y la misión rastreará estas variaciones mediante interferometría láser.

Esta técnica requiere disparar rayos láser de una nave espacial a otra y luego superponer su señal para determinar cambios en las distancias de las masas hasta unas milmillonésimas de milímetro. La nave espacial debe diseñarse de modo que nada, excepto la propia geometría del espacio-tiempo, afecte el movimiento de las masas en caída libre.

La nave espacial sigue los pasos de su predecesora LISA Pathfinder, lanzada en 2015, que demostró que es posible mantener las masas de prueba en caída libre con un nivel de precisión asombroso.

LISA es posible gracias a la colaboración entre la ESA, la NASA y un consorcio internacional de científicos. La contribución española está liderada por el ICE-CSIC, junto con el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) y la Universidad Politécnica de Cataluña - BarcelonaTech (UPC), a través de investigadores todos ellos miembros afiliados del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC).

La contribución española se centra en el Subsistema de Diagnóstico Científico (SDS, por sus siglas en inglés), uno de los tres principales subsistemas de vuelo. Su objetivo es medir las perturbaciones ambientales a bordo de cada uno de los satélites de la constelación para diferenciarlas del efecto que producirían las ondas gravitacionales. El SDS contará con sensores de temperatura, campo magnético y radiación en cada satélite.

«Para detectar ondas gravitacionales, LISA medirá el desplazamiento entre masas en caída libre en cada uno de los tres satélites en el espacio a un nivel sin precedentes hasta el nivel del picómetro, aproximadamente el tamaño de los átomos», afirma Miquel Nofrarias, investigador experimental de ICE-CSIC e IEEC, y miembro del Consorcio LISA. Además, el ICE-CSIC también liderará el desarrollo de un Centro de Distribución de Datos en España junto con los algoritmos necesarios para su explotación científica