La NASA proporciona el láser para la misión LISA

Encontrar las colisiones más grandes del universo requiere tiempo, paciencia y láseres súper estables.

En mayo, los especialistas de la NASA entregaron el primer prototipo de láser para la misión LISA (Laser Interferometer Space Antenna), dirigida por la Agencia Espacial Europea. Este instrumento láser, está diseñado para detectar las ondas en los campos gravitacionales causadas por las fusiones de estrellas de neutrones, agujeros negros y agujeros negros supermasivos en el espacio.

Anthony Yu, del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, lidera el desarrollo del transmisor láser para LISA.

“Estamos desarrollando un láser muy estable y robusto para el observatorio LISA”, dijo Yu. “Hemos aprovechado las lecciones aprendidas de misiones anteriores y las últimas tecnologías en empaquetado fotónico e ingeniería de seguridad. Ahora, para cumplir con los desafiantes requisitos de LISA, la NASA ha desarrollado un sistema que produce un transmisor láser utilizando un láser de baja potencia mejorado por un amplificador de fibra óptica”.

El equipo se basa en la tecnología láser utilizada en la misión Gravity Recovery and Climate Experiment, o GRACE, de la NASA. “Desarrollamos una versión más compacta como oscilador maestro”, dijo Yu. “Tiene un tamaño, peso y consumo de energía mucho más pequeños para permitir un oscilador maestro completamente redundante para los requisitos de vida útil de larga duración”.

El prototipo de láser LISA, es un láser de 2 vatios que opera en la parte del espectro del infrarrojo cercano. “Nuestro láser es unas 400 veces más potente que el puntero láser típico que emite unos 5 milivatios o menos”, dijo Yu. “El tamaño del módulo láser, sin incluir la electrónica, es aproximadamente la mitad del volumen de una caja de zapatos común”.

El Centro Suizo de Electrónica y Microtecnología (CSEM), con sede en Neuchâtel, Suiza, confirmó la recepción de los láseres y comenzará a probar su estabilidad.

LISA consistirá en tres naves espaciales siguiendo a la Tierra en su órbita alrededor del Sol y desplazándose en una formación de alta precisión, de 2,5 millones de kilómetros de separación entre ellas. Cada nave espacial apuntará continuamente dos láseres a sus contrapartes. El receptor láser debe ser sensible a unos pocos cientos de picowatts de intensidad de señal, ya que el rayo láser se extenderá unos 20 kilómetros en su nave espacial objetivo. Una señal de código de tiempo incrustada en los haces, permite a LISA medir la menor interferencia en estas transmisiones.

Las ondas en la estructura del espacio-tiempo del tamaño de un picómetro, 50 veces más pequeñas que un átomo de hidrógeno, producirán un cambio detectable en las distancias entre las naves espaciales. La medición de estos cambios dará a los científicos la escala general de lo que produjo estas ondas y una idea de a qué parte del cielo apuntar a otros observatorios en busca de efectos secundarios.

Estas fluctuaciones de ondas gravitacionales son tan pequeñas que serían oscurecidas por fuerzas externas como los impactos del polvo y la presión de radiación de la luz solar sobre la nave espacial. Para mitigar esto, el concepto de control sin arrastre, demostrado en la misión LISA Pathfinder en 2015, utiliza masas de prueba flotantes protegidas dentro de cada nave espacial, como puntos de referencia para la medición.

LISA amplía el trabajo del Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) de la National Science Foundation, que capturó su primer registro de ondas gravitacionales en 2015. Desde entonces, el par de observatorios terrestres en Hanford, Washington y Livingston, Louisiana, han capturado cuatro docenas de ellas.

Thomas Hams, científico del programa de LISA en la sede de la NASA en Washington, dijo que las mediciones láser de precisión nos permitirán acercarnos a las firmas de ondas gravitacionales de estos sucesos y permitir que otros observatorios se enfoquen en la parte correcta del cielo para capturar estos eventos en el espectro electromagnético.

El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA captó la primera observación de este tipo, segundos después de que LIGO detectara una fusión de dos estrellas de neutrones a través de ondas gravitacionales. “Con LISA, la esperanza es que podrá ver cómo se desarrollan estas cosas antes de que la fusión realmente suceda”, dijo Hams. “Habrá un indicador de que algo se avecina”.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.