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Missione LISA: il rilevatore di onde gravitazionali basato nello spazio dà il via libera all'ESA 

La missione Laser Interferometer Space Antenna (LISA) ha ricevuto il via libera dell'Agenzia spaziale europea (ESA). Ciò apre la strada allo sviluppo degli strumenti e dei veicoli spaziali a partire da gennaio 2025. La missione è guidata dall'ESA ed è il risultato della collaborazione tra l'ESA, le agenzie spaziali dei suoi Stati membri, la NASA e un consorzio internazionale di scienziati.   

Il lancio è previsto per il 2035, LISA sarà il primo osservatorio spaziale di onde gravitazionali dedicato al rilevamento e allo studio delle increspature millihertz causate da distorsioni nel tessuto dello spazio-tempo (onde gravitazionali) nell'universo.  

A differenza dei rilevatori di onde gravitazionali basati a terra (LIGO, VIRGO, KAGRA e LIGO India) che rilevano le onde gravitazionali nell'intervallo di frequenza compreso tra 10 Hz e 1000 Hz, LISA sarà progettato per rilevare onde gravitazionali di lunghezze d'onda molto più lunghe nell'intervallo di bassa frequenza tra 0.1 MHz e 1 Hz.  

Frequenza ultrabassa (10-9-10-8 Hz) le onde gravitazionali (GW) con lunghezze d'onda da settimane ad anni provenienti da buchi neri binari supermassicci possono essere rilevate utilizzando sistemi terrestri Pulsar Timing Array (PTA). Tuttavia, le onde gravitazionali (GW) a bassa frequenza con frequenza compresa tra 0.1 mHz e 1 Hz non possono essere rilevate né da LIGO né dai Pulsar Timing Array (PTA): la lunghezza d'onda di questi GW è troppo lunga per LIGO e troppo corta per essere rilevata dai PTA. Da qui la necessità di un rilevatore GW spaziale.  

LISA sarà una costellazione di tre veicoli spaziali disposti in un'accurata formazione di triangolo equilatero nello spazio. Ciascun lato del triangolo sarà lungo 2.5 milioni di km. Questa formazione (delle tre navicelle spaziali) orbiterà attorno al Sole in un'orbita eliocentrica che segue la Terra tra 50 e 65 milioni di km dalla Terra, mantenendo una distanza media di separazione tra le navicelle spaziali di 2.5 milioni di km. Questa configurazione spaziale rende LISA un rivelatore estremamente grande per studiare le onde gravitazionali a bassa frequenza che i rivelatori a terra non possono.  

Per il rilevamento dei GW, LISA utilizzerà coppie di masse di prova (cubi solidi di oro e platino) fluttuanti in camere speciali nel cuore di ciascun veicolo spaziale. Le increspature gravitazionali apporteranno cambiamenti estremamente piccoli nelle distanze tra le masse di prova nei veicoli spaziali che saranno misurate tramite interferometria laser. Come dimostrato dalla missione LISA Pathfinder, questa tecnologia è in grado di misurare variazioni delle distanze fino a pochi miliardesimi di millimetro. 

LISA rileverà le GW causate dalla fusione di buchi neri supermassicci al centro delle galassie, quindi farà luce sull'evoluzione delle galassie. La missione dovrebbe anche rilevare la gravità prevista 'squillare' formato negli istanti iniziali dell'universo nei primi secondi dopo il big bang.  

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Riferimenti:  

  1. ESA. News -Catturare le increspature dello spaziotempo: via libera a LISA. Pubblicato il 25 gennaio 2024. Disponibile su https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Capturing_the_ripples_of_spacetime_LISA_gets_go-ahead 
  1. NASA. LISA. Disponibile a https://lisa.nasa.gov/ 
  1. Pau Amaro-Seoane et al. 2017. Antenna spaziale dell'interferometro laser. Prestampa arXiv. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.1702.00786  
  1. Baker et al. 2019. L'antenna spaziale dell'interferometro laser: svelamento del cielo delle onde gravitazionali millihertz. Prestampa arXiv. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.1907.06482 

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Philippe Jetzer, Università di Zurigo

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Solving the biggest mysteries of the universe – with Gianfranco Bertone


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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Giornalista scientifico | Editore fondatore della rivista scientifica europea

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