Primeiro o LIGO, agora o LISA: encontrando ondas gravitacionais no espaço

Nós já identificamos ondas gravitacionais na Terra - agora, os astrofísicos pretendem fazer o mesmo a partir do espaço. Belinda Smith relata os primeiros passos para um detector no espaço.

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Artigo traduzido de Cosmos Magazine. Autor: Belinda Smith.

Durante a noite, uma nave espacial a 1,5 milhões de quilômetros da Terra silenciosamente lançou dois cubos de metal – e ao fazer isso, ultrapassou um marco importante na missão para identificar ondas gravitacionais do espaço.

O LISA Pathfinder da Agência Espacial Europeia, lançado em 03 de dezembro de 2015 a partir do Centro Espacial da Guiana que entrou em órbita 22 de janeiro, é uma missão de prova de conceito para provar que duas massas – neste caso, um par de idêntico de cubos de ouro e platina com 46 milímetros – podem voar através do espaço, intocados, mas blindados dentro da nave espacial, e serem “interligados” por uma rede de lasers.

Desde o lançamento do LISA Pathfinder e sua jornada de seis semanas para o seu local de trabalho, cada cubo foi mantido no lugar por oito “dedos” pressionando seus cantos. Duas semanas atrás, os dedos abriram, e duas hastes pressionaram suavemente os cubos em lados opostos para mantê-los no lugar.

E esta semana, as hastes se recolheram, deixando os cubos flutuando livremente dentro do centro da nave espacial.

Como as massas no Pathfinder orbitam o Sol, eles estão, por via das dúvidas, em queda livre. E na próxima semana, os cientistas vão gentilmente coloca-las no lugar usando forças eletrostáticas.

“Só nestas condições é possível testar a queda livre na forma viável mais pura. Mal podemos esperar iniciar a execução de experimentos com este laboratório de gravidade incrível”, diz o cientista de projeto Paul McNamara, da Agência Espacial Europeia.

No coração do módulo de ciência do LISA Pathfinder está o pacote de tecnologia LISA. A matriz solar (mostrada aqui como parte transparente para fins ilustrativos) fornece à nave energia solar e a protege do Sol. Crédito: ESA/ATG medialab.

A carga científica, que demorou mais de uma década para ser concluída, entrará em ação na próxima semana. A equipe vai parar de manobrar os cubos; em vez disso, eles vão garantir que a nave espacial centre uma das massas, e usará os lasers para medir quaisquer mudanças entre essa massa e sua irmã.

Eles esperam fazer experiências durante vários meses para determinar a precisão com que os cubos podem ser posicionados em relação ao outro com a ordem de um milionésimo de milionésimo de metro.

No núcleo do LISA Pathfinder estão as duas massas de teste: um par de cubos idênticos de ouro e platina com 46 mm, flutuando livremente, vários milímetros das paredes de suas caixas. Os cubos são separados por 38 cm e ligados apenas por feixes de laser para medir a sua posição continuamente. Crédito: ESA / ATG medialab.

Se o LISA Pathfinder for bem sucedido, estamos um passo mais perto de um observatório de ondas gravitacionais completo – eLISA – previsto para ser lançado em 2034.

Ao invés de duas massas alojadas numa única unidade, o eLISA compreenderá massas ligadas por lasers em naves espaciais separadas por milhões de quilômetros de distância.

Conforme as ondas gravitacionais esticam o espaço-tempo entre as massas, a resposta dos lasers entre eles ficará ligeiramente fora de sincronia – parecido com o que aconteceu nos braços de quatro quilômetros do LIGO em setembro do ano passado, graças a uma colisão cataclísmica entre dois buracos negros a 1,3 bilhões de anos-luz de distância.

Observatórios espaciais, tais como o eLISA, irão medir as ondas gravitacionais na faixa de kilohertz, inacessíveis até aos detectores sensíveis os do LIGO, e talvez descobrirão como os buracos negros se formam, crescem e se fundem.

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