LISA Pathfinder: tras los pasos de Einstein

Ayer partió partió el cohete que transporta a LISA Pathfinder al espacio en busca de ondas gravitatorias. Éste es el inicio de la verdadera investigación que comenzará en varios años. Probablemente a Albert Einstein le habría gustado estar aquí. En todo caso, su teoría de la relatividad lo está. Y si todo va bien en los próximos años, si se capturan y aislan esas ondas gravitatorias, se habrán escrito nuevos capítulos en la historia de la astrofísica. Antes de intentar algo nuevo, primero hay que poner a prueba la tecnología, y eso es exactamente lo que será LISA Pathfinder: una misión de prueba de tecnología. Se convertirá en el primer laboratorio espacial de gravedad para física fundamental y probará las tecnologías que serán necesarias para detectar y medir las ondas gravitatorias. Ciencia La evolución de la astronomía de las últimas décadas va unida al desarrollo de la observación de todo el espectro electromagnético: desde la luz visible a las frecuencias más extremas de la luz ultravioleta, los rayos infrarrojos o incluso las microondas y las ondas de radio. Se ha llegado muy lejos, pero aún quedan unos cuantos interrogantes por resolver.

Curvatura del espacio-tiempo por efecto de la gravedad de los cuerpos

La respuesta podría venir de un campo totalmente diferente, todavía por explorar, que esconde las claves del nacimiento y evolución del Universo, pero buena parte de su acción es oscura: no emite ninguna radiación electromagnética, no la ‘vemos’. Si hasta ahora nos hemos fijado en la luz, el estudio de las ondas gravitacionales permitirá ‘escuchar’ el sonido del Universo. Y con ello, se espera, se desvelarán sus secretos. LISA detectará las señales de diferentes fuentes de radiación gravitatoria, como la fusión de agujeros negros en los centros de las galaxias o la captura de objetos más pequeños por agujeros negros, sistemas binarios compactos en nuestra galaxia y de otras fuentes de origen cosmológico, incluyendo la primera radiación de fondo de la fase del Big Bang. Estas señales proporcionarán información sobre diversas cuestiones que aún no tienen respuesta: el nacimiento y la historia de las galaxias y agujeros negros masivos, el comportamiento de la relatividad general y espacio-tiempo en su límite extremo, la historia de la expansión del Universo, la física de la materia densa y remanentes estelares, y posiblemente una nueva característica de la física del universo temprano o la teoría de cuerdas. La teoría indica que las ondas gravitacionales han de ser abundantes en el Universo y que han de transportar información sobre los fenómenos que las originaron y sobre la naturaleza de la gravedad, con datos imposibles de obtener mediante otras herramientas astronómicas. Encontrarlas permitirá escuchar las ondas producidas por los sistemas binarios de objetos compactos como los agujeros negros y las estrellas de neutrones, por explosiones de supernovas y, probablemente, por el propio Big Bang que dio lugar al inicio del Universo conocido. Es posible que incluso se pueda llegar a saber más de la energía oscura. No hay duda de que revolucionará muchas áreas de la astrofísica, la cosmología y la física fundamental y pondrá a prueba la Teoría de la Relatividad como no se había hecho antes.

Imagen de ondas grativatorias

Hasta ahora sólo tenemos pruebas indirectas de las ondas gravitacionales gracias a las observaciones que realizaron Russell Hulse y Joseph Taylor a finales de los años 70 del primer púlsar en un sistema binario, descubrimiento que les comportó el Nobel de Física en 1993. Se espera que la segunda generación de detectores avanzados terrestres, que acaba de entrar en funcionamiento, realice las primeras detecciones antes del final de esta década. Sin embargo, desde la Tierra es imposible acceder a las ondas gravitacionales que emiten los sistemas binarios de agujeros negros supermasivos, sistemas binarios ultracompactos y otras fuentes que permitirían un programa científico sin precedentes. Por tanto, el próximo paso es tratar de observarlas desde el espacio, para lo cual se requiere una tecnología sin precedentes y de precisión extrema. Y eso es exactamente lo que hará LISA Pathfinder. Instrumento LISA Pathfinder es la misión espacial precursora que pondrá a prueba la tecnología necesaria para construir el primer observatorio espacial de ondas gravitacionales, la Antena Espacial de Interferometria Láser (LISA). La misión consiste en colocar dos masas de prueba en un casi perfecto estado de caída libre gravitacional, y de controlar y medir su movimiento con una precisión sin precedentes. Esto se logra a través de la tecnología de última generación que comprende sensores inerciales, un sistema láser de metrología, un sistema de control de libre arrastre y un sistema de micro-propulsión ultra-preciso .

Entrevista de Euronews con Stefano Vitale, líder de la misión: Euronews: Stefano Vitale, Investigador Principal y responsable científico de la misión LISA Pathfinder, ¿puede explicarnos que son las ondas gravitatorias y por qué son tan importantes? Stefano Vitale, Investigador Principal de la misión LISA Pathfinder: Las ondas gravitatorias, son ondas de la fuerza de la gravedad que viajan a la velocidad de la luz. Son importantes porque la mayor parte del universo no lo vemos, vemos sólo vemos cuatro milésimas de él. Sabemos que el universo está lleno de materia y de energía, pero no la vemos. Pero vemos efectos muy dramáticos de esta fuerza de gravedad de la parte que no vemos. Si consiguiésemos escuchar el universo escuchando esos cambios de la fuerza de la gravedad, puede que al final conseguiríamos observar el universo como lo que es realmente, un enorme sistema gravitatorio que se mantiene junto por la fuerza de la gravedad. Se trata por tanto de un instrumento de investigación astronómica, de exploración cosmológica muy potente que abrirá una nueva frontera en la astronomía. EN: ¿Por qué hasta ahora ha sido tan difícil demostrar con pruebas la existencia de las ondas gravitatorias, de capturarlas de alguna forma? S.V: En realidad, ya tenemos pruebas, porque hemos visto las emisiones de las ondas gravitatorias, y las hemos visto en un sistema de estrellas que pierden energía al emitir las ondas gravitatorias, en perfecto acuerdo con la teoría de Einstein. Sólo la tecnología nos permite, nos promete, instrumentos capaces de observar esas minúsculas fuerzas gravitatorias. EN: Utilizando dos cubos que son la parte esencial de LISA. ¿Puede explicarnos que va a suceder exactamente? S.V.: Le voy a explicar primero cómo funciona un revelador de ondas gravitatorias. Si se ponen dos cubos de esta masa en caída libre perfecta, sin ninguna perturbación y pasa una onda gravitatoria, el efecto que tiene es de aceleración, de hacerlas vibrar una con respecto a otra. Naturalmente hay mucha física, porque las perturbaciones son fenómenos físicos muy complejos, durante años hemos hecho muchos experimentos en laboratorios terrestres, pero sólo el laboratorio que vamos a colocar en el espacio interplanetario y que dirigimos a distancia desde la Tierra, nos permiten alcanzar la precisión necesaria para demostrar que la observación gravitatoria será factible. EN: Tras esta fase, que puede durar seis meses, tras estas pruebas a gran escala en el espacio, ¿qué pasará después? S.V.: Después llega LISA. El nombre de este observatorio gravitatorio es un acrónimo, pero también es un nombre de mujer. La misión se llama LISA Pathfinder, el explorador de LISA.

Lo que va a hacer la Agencia Espacial Europea después es comenzar el desarrollo del observatorio, que va a precisar muchos muchos años, porque es una gran misión, y cuando lo hagan volar, comenzará la astronomía gravitatoria en el espacio. EN: Profesor Vitale, para concluir: allí está la base de lanzamiento, esta noche despega su misión, ¿cómo se siente humanamente? No hablo del científico, sino del hombre. S.V.: Ligeramente emocionado.