eLISA sarà il primo osservatorio nello spazio ad esplorare le basi gravitazionali dell'universo, completando la nostra conoscenza dell'inizio dell'universo, evoluzione e struttura. Max-Planck-Institut fr Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)/YouTube

Potresti ricordare che a febbraio, un consorzio di più di 1, 000 scienziati di vari paesi hanno annunciato di aver finalmente individuato la prima prova tangibile dell'esistenza delle onde gravitazionali. Le onde, predetto per la prima volta da Albert Einstein circa un secolo fa, sono fondamentalmente increspature nel tessuto dello spazio-tempo causate dall'accelerazione di oggetti veramente massicci come i buchi neri.

Individuare le onde gravitazionali dal punto di osservazione della superficie terrestre è stata un'impresa difficile per il laboratorio del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), che ha richiesto circa 15 anni di sforzi e $ 620 milioni per realizzare la sua impresa. Per farlo è stato necessario sparare raggi laser in coppie di tunnel lunghi 4 chilometri (4 chilometri) e farli rimbalzare sugli specchi, e poi alla ricerca di sottili cambiamenti causati quando un'onda gravitazionale deforma leggermente i tunnel.

Tutto ciò era necessario perché la superficie terrestre è piena di rumore che rende difficile individuare i segnali delle onde:sarebbe molto più facile studiare le onde gravitazionali dalla relativa quiete dello spazio. Ecco perché l'Agenzia spaziale europea (ESA) ha previsto di implementare eLISA, una costellazione di lontani satelliti orbitali che comunicherebbero tra loro tramite laser, a metà degli anni '30. Un tale osservatorio potrebbe scansionare il cosmo e non solo individuare le onde gravitazionali, ma misurali con una precisione significativamente maggiore di quella che possiamo fare qui a terra. Come passo verso tale obiettivo, nel dicembre 2015, L'ESA ha lanciato LISA Pathfinder, un satellite su scala più piccola progettato per testare e dimostrare la tecnologia che intendono utilizzare un giorno nel progetto eLISA.

Martedì mattina, Gli scienziati dell'ESA hanno annunciato che un componente chiave del futuro osservatorio a bordo di LISA Pathfinder, un cubo di 4,4 libbre (2 chilogrammi) di lega di oro-platino ad alta purezza, ha superato una serie di importanti test. Un articolo pubblicato oggi su Physical Review Letters mostra che inoltre, il cubo è stato il più vicino di qualsiasi oggetto creato dall'uomo a raggiungere la vera caduta libera - cioè, muovendosi nello spazio libero da qualsiasi forza diversa dalla gravità.

Rappresentazione artistica del LISA Pathfinder in orbita attorno alla Terra. ESA/Getty Images

questo è cruciale, perché eLISA un giorno dipenderà da tali cubi privi di attrito, posto su un trio di satelliti in una configurazione triangolare nello spazio, tutto su 620, 000 miglia (998, 000 chilometri) distanti l'uno dall'altro. I suoi strumenti rileveranno cambiamenti incredibilmente piccoli nella distanza tra i cubi causati dalle onde gravitazionali. Ma per farlo, i satelliti dovranno bloccare altri effetti che annegherebbero il segnale delle onde gravitazionali.

Masse di prova scolpite da blocchi di lega di oro-platino ad alta purezza stanno volando a bordo della navicella spaziale LISA Pathfinder. ESA/CGS SpA

"Qualsiasi rumore nel sistema - pressione creata dalla radiazione solare, termico, effetti magnetici e gravitazionali - potrebbero perturbare l'onda gravitazionale, Lo scienziato del progetto dell'ESA Paul McNamara ha spiegato tramite una chiamata Skype la scorsa settimana.

Per filtrare questi effetti, LISA Pathfinder sta testando un sistema di protezione di propulsori, progettato per regolare il veicolo spaziale in modo da compensare tali fattori.

McNamara afferma che LISA Pathfinder contiene una versione notevolmente ridotta di eLISA, in cui i cubi sono stati posizionati a pochi centimetri di distanza, piuttosto che a centinaia di migliaia di chilometri di distanza. Tuttavia, i risultati del test lo rendono sicuro che la tecnologia su vasta scala funzionerebbe altrettanto bene.

"L'unica cosa che ci manca sono i due watt di luce del laser [tra di loro], " dice. "Questo è qualcosa che possiamo testare sul campo. La parte che abbiamo realizzato è qualcosa che puoi testare solo nello spazio".

L'uso dell'interferometria per misurare le distanze nello spazio con precisione non è un concetto nuovo. note di McNamara. Ha citato l'esempio della missione GRACE della NASA, lanciato nel 2002, utilizza le microonde per misurare le variazioni della distanza tra una coppia di satelliti posizionati a circa 137 miglia di distanza in orbita.

Ora è affascinante

I cubi di prova in LISA Pathfinder hanno una differenza di accelerazione relativa inferiore a 10 milionesimi di miliardesimo dell'accelerazione gravitazionale terrestre. Ecco un modo più semplice per capirlo:è l'equivalente, all'incirca, del peso di un singolo virus.