Lisa Pathfinder: aperta caccia a onde gravitazionali nello spazio
La missione si apre con risultati che superano le aspettative. L'esperimento per la creazione di un osservatorio spaziale di onde gravitazionali dell’ESA raccoglie i primi frutti, mostrando una precisione nella raccolta dei dati cinque volte maggiore di quella richiesta in fase di progetto.
SCOPERTE – Costruire un osservatorio spaziale per rivelare le onde gravitazionali, utilizzando due cubi di oro e platino del peso di 2 chilogrammi e dal lato di 46 millimetri. I cubi si trovano in una condizione di caduta libera all’interno della sonda LISA Pathfinder e rimangono alla distanza di 38 centimetri, risentendo solo della forza di gravità. Se la distanza tra le due masse cambia, allora una perturbazione dovuta ad una forza gravitazionale deve aver agito sulle masse, producendo un effetto analogo a quello prodotto dalle onde gravitazionali osservate da Ligo e Virgo.
Questo è il funzionamento della missione LISA Pathfinder dell’European Space Agency (ESA) per andare a caccia delle onde gravitazionali nello spazio. Una collaborazione internazionale in cui l’Italia riveste un ruolo primario con la partecipazione di Agenzia Spaziale Italiana (ASI), dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e dell’Università di Trento.
La sonda è stata progettata proprio per testare le tecnologie necessarie alla costruzione di un osservatorio spaziale in grado di rivelare fenomeni di tipo gravitazionale, come la produzione di onde gravitazionali o la collisione di buchi neri supermassivi e di galassie. All’interno della sonda si trovano le due masse di prova, identiche per peso, composizione e forma, che sono circondate da un vettore spaziale il cui compito è quello di evitare che influenze esterne, come venti solari o perturbazioni magnetiche, possano alterare la condizione di caduta libera in cui si trovano.
La missione è stata lanciata il 3 dicembre 2015 e il 7 giugno i ricercatori hanno annunciato dalla sede dell’ESA a Madrid i risultati dei primi test di raccolta dati, pubblicati sulla rivista Physical Review Letters. Le due masse, spiegano i ricercatori, si trovano immobili l’una rispetto all’altra in una condizione di caduta libera e l’esperimento ha mostrato una precisione 5 volte maggiore rispetto a quella richiesta in fase di progetto, tanto che l’accelerazione relativa tra le due masse di prova è più piccola di dieci milionesimi di un miliardesimo dell’accelerazione di gravità sulla Terra.
Questo rappresenta solo un primo passo verso il lancio dell’osservatorio eLISA, Laser Interferometer Space Antenna, che sarà costituito da tre masse di prova simili a quelle testate da LISA Pathfinder, ma disposte a un milione di chilometri l’una dall’altra e connesse da un raggio laser che ne misurerà la distanza definitiva. L’obiettivo dell’ESA è creare un vero e proprio osservatorio spaziale in cui le tre masse saranno disposte ai vertici di un triangolo che orbiterà attorno al Sole, viaggiando a una distanza di 50 milioni di chilometri dalla Terra.
I risultati ottenuti da LISA Pathfinder aprono così la strada allo studio dell’astronomia gravitazionale e la stagione di caccia alle onde gravitazionali e alla materia oscura, come sottolineato anche da Roberto Battiston, presidente dell’Asi, che ha commentato durante la conferenza stampa tenuta a Roma il 7 giugno: “L’esperimento LISA è un nuovo messaggero che ci porterà notizie importanti sui meccanismi che regolano la vita dell’Universo come le onde gravitazionali. È un’indagine tanto più importante dopo che le collaborazioni scientifiche LIGO e VIRGO ne hanno confermato recentemente l’esistenza. Ora resta da capire come la parte oscura dell’Universo, ossia materia ed energia oscura che ne compongono il 95%, ancora sconosciuto, agiscano sugli effetti gravitazionali. È una grande sfida per l’astrofisica e il sistema dello spazio italiani che ancora una volta si confermano ai massimi livelli. LISA ci indica che lo studio dell’Universo avverrà sempre di più con esperimenti nello spazio profondo, ed è un motivo in più per accelerare il lancio del prossimo satellite della costellazione eLISA”.
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