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A missão LISA (Laser Interferometer Space Antenna), liderada pela ESA (Agência Espacial Europeia) com contribuições da NASA, irá detectar ondas gravitacionais no espaço utilizando três naves espaciais, separadas por mais de um milhão de milhas, voando numa formação triangular. Os lasers disparados entre os satélites, mostrados neste conceito artístico, medirão como as ondas gravitacionais alteram as suas distâncias relativas.
O primeiro observatório espacial projetado para detectar ondas gravitacionais passou por uma grande revisão e prosseguirá com a construção de equipamentos de voo. Em 25 de janeiro, a ESA (Agência Espacial Europeia) anunciou a adoção formal da LISA , a Antena Espacial de Interferômetro Laser, em sua programação de missões, com lançamento previsto para meados da década de 2030. A ESA lidera a missão, com a NASA servindo como parceira colaborativa.
“Em 2015, o observatório terrestre LIGO abriu a janela para as ondas gravitacionais, perturbações que varrem o espaço-tempo, a estrutura do nosso universo”, disse Mark Clampin, diretor da Divisão de Astrofísica na sede da NASA em Washington. “LISA nos dará uma visão panorâmica, permitindo-nos observar uma ampla gama de fontes dentro da nossa galáxia e muito, muito além dela. Estamos orgulhosos de fazer parte deste esforço internacional para abrir novos caminhos para explorar os segredos do Universo”.
Vídeo: https://youtu.be/i2u-7LMhwvE
A missão LISA permitirá observações de ondas gravitacionais produzidas pela fusão de buracos negros supermassivos, vistas aqui numa simulação de computador. A maioria das grandes galáxias contém buracos negros centrais pesando milhões de vezes a massa do nosso Sol. Quando estas galáxias colidem, eventualmente os seus buracos negros também o fazem. Baixe o vídeo de alta resolução do Scientific Visualization Studio da NASA. Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Scott Noble; dados de simulação, d'Ascoli et al. 2018
A NASA fornecerá vários componentes-chave do conjunto de instrumentos do LISA, juntamente com suporte científico e de engenharia. As contribuições da NASA incluem lasers, telescópios e dispositivos para reduzir perturbações causadas por cargas eletromagnéticas. A LISA utilizará este equipamento para medir mudanças precisas de distância, causadas por ondas gravitacionais, ao longo de milhões de quilômetros no espaço. A ESA fornecerá a nave espacial e supervisionará a equipa internacional durante o desenvolvimento e operação da missão.
As ondas gravitacionais foram previstas pela teoria geral da relatividade de Albert Einstein há mais de um século. Eles são produzidos pela aceleração de massas, como um par de buracos negros em órbita. Como essas ondas removem a energia orbital, a distância entre os objetos diminui gradualmente ao longo de milhões de anos e, por fim, eles se fundem.
Estas ondulações no tecido do espaço não foram detectadas até 2015, quando o LIGO, o Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory , financiado pela National Science Foundation dos EUA, mediu ondas gravitacionais provenientes da fusão de dois buracos negros. Esta descoberta promoveu um novo campo da ciência chamado “astronomia multimensageira” , no qual as ondas gravitacionais poderiam ser usadas em conjunto com outros “mensageiros” cósmicos – luz e partículas – para observar o Universo de novas maneiras.
untamente com outras instalações terrestres, o LIGO observou desde então dezenas de outras fusões de buracos negros, bem como fusões de estrelas de nêutrons e sistemas de estrelas de nêutrons-buracos negros. Até agora, os buracos negros detectados através de ondas gravitacionais têm sido relativamente pequenos, com massas de dezenas a talvez cem vezes a do nosso Sol. Mas os cientistas pensam que as fusões de buracos negros muito mais massivos eram comuns quando o Universo era jovem, e apenas um observatório baseado no espaço poderia ser sensível às ondas gravitacionais provenientes deles.
“O LISA foi projetado para detectar ondas gravitacionais de baixa frequência que os instrumentos na Terra não conseguem detectar”, disse Ira Thorpe, cientista do estudo da NASA para a missão no Goddard Space Flight Center da agência em Greenbelt, Maryland. “Estas fontes abrangem dezenas de milhares de pequenos sistemas binários na nossa própria galáxia , bem como buracos negros massivos que se fundem à medida que galáxias colidem no Universo primitivo”.
Ondas gravitacionais de uma população simulada de sistemas binários compactos na nossa galáxia foram usadas para construir este mapa sintético de todo o céu. Tais sistemas contêm anãs brancas, estrelas de nêutrons ou buracos negros em órbitas estreitas. Mapas como este utilizando dados reais serão possíveis assim que a missão LISA se tornar ativa na próxima década. O centro da nossa galáxia, a Via Láctea, está no centro desta imagem de todo o céu, com o plano galáctico estendendo-se no meio. Pontos mais brilhantes indicam fontes com sinais gravitacionais mais fortes e cores mais claras indicam aquelas com frequências mais altas. Manchas coloridas maiores mostram fontes cujas posições são menos conhecidas.
O LISA consistirá em três espaçonaves voando em uma vasta formação triangular que segue a Terra em sua órbita ao redor do Sol. Cada braço do triângulo se estende por 2,5 milhões de quilômetros. A espaçonave rastreará massas internas de teste afetadas apenas pela gravidade. Ao mesmo tempo, eles dispararão lasers continuamente para medir suas separações em um intervalo menor que o tamanho de um átomo de hélio. Ondas gravitacionais provenientes de fontes espalhadas por todo o universo produzirão oscilações nos comprimentos dos braços do triângulo, e o LISA irá capturar essas mudanças.
A tecnologia de medição subjacente foi demonstrada com sucesso no espaço com a missão LISA Pathfinder da ESA , que operou entre 2015 e 2017 e também incluiu a participação da NASA. A espaçonave demonstrou o controle requintado e as medições de laser precisas necessárias para o LISA.
Por Francis Reddy
Goddard Space Flight Center da NASA , Greenbelt, Md.
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Claire Andreoli
claire.andreoli@nasa.gov
Goddard Space Flight Center da NASA , Greenbelt, Maryland
(301) 286-1940
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Fonte: NASA / Pulicaçlão 25/01/2024
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