L'ESA ha approvato la costruzione dell'Osservatorio spaziale per le onde gravitazionali LISA

Agenzia spaziale europea e NASA ha dato il via libera al progetto Laser Interferometer Space Antenna (LISA), un gigantesco rilevatore di onde gravitazionali cosmiche progettato per rilevare le pulsazioni nello spazio-tempo causate dalla collisione di enormi buchi neri al centro delle galassie con altri oggetti massicci.

Il rilevatore sarà composto da tre veicoli spaziali che fluttuano a 2,5 milioni di chilometri di distanza, formando un triangolo di luce laser che sarà in grado di rilevare le distorsioni nello spazio causate da violente collisioni sconvolgenti dell’universo di stelle di neutroni e buchi neri.

L’interferometro funziona secondo gli stessi principi dell’esperimento LIGO (Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory) esistente a terra, che per primo ha rilevato le onde gravitazionali nel 2015. Ma ridimensionare LISA fino a un milione di volte gli consentirà di rilevare onde gravitazionali a frequenza più bassa, rivelando catastrofi cosmiche attualmente fuori dalla portata di LIGO.

“Utilizzando raggi laser a distanze di diversi chilometri, gli strumenti a terra possono rilevare le onde gravitazionali originate da eventi che coinvolgono oggetti di dimensioni stellari – come esplosioni di supernova o fusioni di stelle superdense e buchi neri di massa stellare. Per espandere i limiti della ricerca sulla gravità, dobbiamo andare nello spazio", ha affermato Nora Lützgendorf, scienziata capo di LISA. "Grazie all'enorme distanza percorsa durante il volo, siamo stati in grado di superare i limiti della gravità. "Grazie all'enorme distanza coperta dai segnali laser di LISA e alla notevole stabilità dei suoi strumenti, sonderemo le onde gravitazionali a frequenze più basse di quelle possibili sulla Terra, rivelando eventi su una scala diversa, fino all'alba dei tempi."

Le onde gravitazionali sono onde d'urto che si verificano nello spazio-tempo quando due oggetti estremamente densi si scontrano, come stelle di neutroni o buchi neri.

Il rilevatore LIGO rileva le onde gravitazionali rilevando le minuscole distorsioni nel tessuto dello spaziotempo che queste onde creano mentre attraversano la Terra. Il rilevatore a forma di L ha due bracci con all'interno due raggi laser identici, ciascuno lungo 4 km.

Quando un'onda gravitazionale colpisce le nostre coste cosmiche, un laser in un braccio del rilevatore LIGO si contrae e si espande nell'altro, allertando gli scienziati della presenza dell'onda. Ma la piccola scala di questa distorsione (spesso qualche millesimo di protone o neutrone) significa che i rilevatori devono essere incredibilmente sensibili – e più lunghi sono questi rilevatori, più sensibili diventano.

La costellazione di tre veicoli spaziali LISA, la cui costruzione dovrebbe iniziare nel 2025, conterrà tre cubi di oro-platino delle dimensioni di un cubo di Rubik che spareranno raggi laser l'uno verso i rispettivi telescopi a milioni di chilometri di distanza.

Mentre i satelliti seguono la Terra nella sua orbita attorno al Sole, qualsiasi leggera perturbazione nella lunghezza del percorso tra di loro verrà registrata da LISA e rimandata agli scienziati. I ricercatori saranno quindi in grado di utilizzare i cambiamenti precisi in ciascun raggio per triangolare per determinare da dove provengono le perturbazioni gravitazionali e puntare su di esse i telescopi ottici per ulteriori indagini.

Poiché le pulsazioni gravitazionali vengono generate anche prima che gli oggetti astronomici supermassicci si scontrino, LISA darà agli scienziati un preavviso diversi mesi prima che la collisione diventi visibile ai telescopi ottici.

La sensibilità senza precedenti del rilevatore fornirà anche una finestra sulle più deboli pulsazioni risultanti dagli eventi dell’alba cosmica – le sanguinose conseguenze del Big Bang – e risponderà ad alcune delle domande più grandi e urgenti della cosmologia.

Il telescopio, creato come parte di una collaborazione tra ESA, NASA e scienziati internazionali, sarà sollevato in cielo a bordo del razzo Ariane 3 nel 2035.

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