Con la misión LISA Pathfinder podremos estudiar mejor los agujeros negros

Impresión artística de LISA Pathfinder. Crédito: ESA, CC BY-ND



Ha pasado un siglo desde que Einstein presentó su teoría de la relatividad general, pero todavía nos puede ayudar a desvelar algunos de los misterios más profundos del universo. Ahora la misión LISA Pathfinder preparará el camino para que estudiemos los acontecimientos más violentos que nunca hemos visto antes - como la creación de agujeros negros masivos.


La sonda probará una tecnología necesaria para poner en marcha otra misión, Elisa, en 2034, que tendrá como objetivo detectar las ondas en el espacio conocido como ondas gravitacionales. Curiosamente, el proyecto también puede ayudar a probar algunos de los aspectos más extremos de la teoría de Einstein de la relatividad general.



Perseguir olas gravitacionales


La relatividad general indica que la gravedad es sólo una manifestación del hecho de que la masa hace que el espacio alrededor se curve y es la curvatura del espacio que dicta el camino a seguir por cualquier otro objeto, o de hecho por la luz. Cuando la Tierra gira alrededor del Sol, es la enorme masa del sol que distorsiona el espacio a su alrededor, dejando que la Tierra que es mucho menos masiva gire a su alrededor en un espacio curvo: el efecto es la órbita que estamos familiarizados.

Einstein demostró que si algo le sucede a la distribución de la masa que está causando que una región del espacio se curve, son los cambios en la curvatura que se propagan a una velocidad finita - que ahora sabemos que es la velocidad de la luz. Estas ondas que se propagan en la curvatura del espacio son lo que llamamos ondas gravitacionales.

Impresión del autor de la fusión de AGUJEROS negros. Crédito: NASA / Wikimedia




La gravedad es la fuerza que orquesta el universo, pero hasta ahora sólo hemos podido observar algunos de sus efectos más superficiales. Sin embargo, la capacidad de detectar directamente y estudiar las ondas gravitacionales abriría una nueva ventana en el universo.

Observaciones de ondas gravitacionales permitirá ver los detalles más profundos de la creación de enormes agujeros negros; agujeros negros supermasivos en espiral juntos fusionándose como galaxias y colisionando; y las estrellas de neutrones y agujeros negros orbitando en varios emparejamientos hasta que, inevitablemente, en espiral hacia el interior se fusionan.

El ver directamente tales eventos nunca sería posible con el uso de telescopios normales que miden la radiación electromagnética. Esto es porque la materia excitada normalmente rodearía tales eventos oscureciendo nuestro punto de vista electromagnético. Además, los agujeros negros, que nunca hemos observado directamente, no emiten prácticamente ninguna radiación electromagnética. Pero Einstein predijo que emiten ondas gravitacionales si se están acelerando - como lo harían en un sistema en órbita - por lo que un detector de ondas gravitacionales lo podía "ver" por primera vez.



Gran desafío - mayores rendimientos



El efecto de una onda gravitacional es bastante simple: una ola debe estirar el espacio en una dirección y reducirla en la dirección que está en ángulo recto. Detectores de ondas gravitacionales conocidas como los interferómetros láser, que ya existen en la Tierra, por lo tanto, funcionan mediante el fraccionamiento de un rayo láser en dos direcciones perpendiculares y se envían por tubos de largos de vacío. Los dos caminos son entonces reflejados por espejos, hasta el punto de haber comenzado, donde se coloca un detector. Si las olas son perturbadas por las ondas gravitacionales en su camino, los haces recombinados mostrarían cambios en su brillo general.

Pero tenemos que ir al espacio para capturar las señales de ondas gravitacionales más ricas y numerosas. Elisa será el primer observatorio espacial de ondas gravitacionales transmitidas.

Elisa se compondrá de tres satélites en una disposición triangular con brazos de algunos millones de kilómetros. Se realizarán mediciones de la longitud del brazo de precisión entre "masas de prueba" en cada nave espacial - espejos que reflejarán los rayos láser de medición y viajarán a lo largo de los brazos más largos.


Elisa es una misión compleja. Pero el tesoro científico sería enorme.