LISA Pathfinder, uma missão liderada pela Agência Espacial Europeia (ESA), com contribuições da NASA, testou com sucesso uma tecnologia chave necessária para construir um observatório espacial para detectar ondas gravitacionais.Estas pequenas ondulações no tecido do espaço, prevista por Albert Einstein há um século, foram vistos pela primeira vez no ano passado pelo terrestreInterferometer Gravitational-Wave Observatory Laser (LIGO).
Sísmica, térmica, e outras fontes de ruído limitar LIGO a de maior frequência de ondas gravitacionais em torno de 100 ciclos por segundo (hertz). Mas encontrar sinais dos eventos mais exóticos, como fusões de buracos negros supermassivos em galáxias em colisão, requer a capacidade de ver as frequências em 1 hertz ou menos, só é possível um nível de sensibilidade do espaço.
Um observatório espacial iria trabalhar, acompanhando massas de teste que se movem apenas sob a influência da gravidade. Cada nave espacial gentilmente voar em torno de suas massas de teste sem os perturbar, um processo chamado de voo livre de arrasto. O principal objetivo da missão LISA Pathfinder da ESA é testar a tecnologia atual, voando em torno de um par idêntico de 1,8 polegadas (46 milímetros) cubos feitos de uma liga de ouro-platina, um material escolhido por sua alta densidade e insensibilidade a campos magnéticos.
Os cientistas dizem que os resultados são nada menos do que surpreendente.forças não-gravitacionais sobre os cubos foram reduzidas para níveis muito inferiores requisitos originais do projeto e se aproximar do nível de controle necessário para um observatório de grande escala.
"As medições superaram nossas expectativas mais otimistas", disse Paul McNamara, o cientista do projeto LISA Pathfinder da Direcção da Ciência, Noordwijk da ESA, na Holanda. "Chegamos ao nível de precisão originalmente necessário para LISA Pathfinder no primeiro dia, e assim passamos as semanas seguintes melhorar os resultados de um fator de cinco melhor."
"LISA Pathfinder foi sempre concebido como um trampolim para o nível de desempenho necessário para um observatório de ondas gravitacionais de grande escala, mas estes resultados dizem-nos que temos quase fez o salto completo. Um observatório em larga escala com o desempenho do LISA Pathfinder alcançaria essencialmente todos os objetivos científicos finais ", disse Ira Thorpe, um membro da equipe da NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland. "Isso é incrível em si, e os dados desta missão irá ajudar-nos a construir sobre uma base já impressionante."
As massas de teste estão alojados em um experimento chamado o pacote de tecnologia LISA (LTP), que foi construído por um consórcio de agências espaciais nacionais europeus e ESA. A LTP utiliza um interferômetro laser de alta resolução para determinar as posições das massas de teste e retransmite as informações para sistema de arrastar-Free e atitude de controle da espaçonave, que, em seguida, aplica-se rajadas hora de micromotores. Desta forma, a nave espacial voa em formação com os cubos e isola-los das forças externas. Os resultados mostram que LISA Pathfinder reduzida forças não-gravitacionais sobre as massas de teste para um nível de cerca de 10.000 vezes menores do que as tecnologias de controle livre de arrastar usados em missões científicas anteriores.
A frequências entre 1 e 60 milihertz, o controle sobre as massas de teste é afetado por um pequeno número de moléculas de gás que saltam fora os cubos.O efeito tornou-se menos proeminente ao longo do tempo como moléculas escapou para o espaço, e espera-se para melhorar ainda mais nos próximos meses.
Abaixo de 1 milihertz, os pesquisadores mediram uma pequena força centrífuga agindo sobre as massas de teste. Este surgiu de uma combinação da forma da órbita da nave espacial e do barulho do rastreadores de estrelas usados para manter a orientação do LISA Pathfinder. Este componente poderia ser reduzido em um observatório multi-nave espacial, onde cada nave espacial teria a sua própria massa de ensaio e ser milhões a outros ligados a laser de milhas de distância.
Mesmo raios cósmicos penetram na nave espacial pode afetar os resultados através da transferência de carga elétrica para as massas de teste. Se nada for feito, a carga acumulando iria produzir força suficiente sobre os cubos de perturbar as medições. LISA Pathfinder está testando um sistema nunca antes utilizado no espaço que brilha a luz ultravioleta sobre os cubos para remover a carga, sem contato com eles.
A equipe pode até mesmo ver o efeito gravitacional sobre os cubos causados pela massa reduzida do combustível propulsor como ele é consumido por manobras de naves espaciais.
"Estes resultados impressionantes mostram que LISA Pathfinder demonstrou com sucesso algumas das tecnologias avançadas necessárias para um futuro observatório de ondas gravitacionais com base no espaço", disse Paul Hertz, diretor da Divisão de Astrofísica da NASA em Washington. "A ESA está planejando tal missão por volta de 2030, e a NASA está trabalhando em conjunto com a ESA em explorar como podemos continuar a bem sucedida parceria LISA Pathfinder nessa missão."
LISA Pathfinder também carrega um experimento da NASA chamado de Distúrbio Sistema de Redução de ST-7. Dirigido pelo Jet Propulsion Laboratory da NASA (JPL) em Pasadena, Califórnia, a experiência combina novos propulsores "electrospray" com software de controle livre de arrasto fornecida pelo Goddard em um computador dedicado. Desenvolvido por Busek Co. Inc. em Natick, Massachusetts, com apoio técnico do JPL, os propulsores gerar força ao cobrar eletricamente pequenas gotículas líquidas e acelerando-los através de um campo elétrico em muito da mesma forma que uma impressora jato de tinta impulsiona gotículas de tinta sobre papel . A experiência, que irá utilizar as informações sobre a posição das massas de ensaios apresentados pelo LTP para determinar como para mover a nave espacial, está prevista para começar as operações científicas no início de julho.
A detecção primeira vez foi feita por instalações do Gravitational-Wave Observatory Laser Interferometer (LIGO) em Washington e Louisiana, simultaneamente, em setembro passado, 2015.The medida ondas gravitacionais correspondem aos esperados a partir de dois grandes buracos negros fusão depois de uma espiral da morte em um distante galáxia, com o novo buraco negro resultante momentaneamente vibrando em um ringdown rápida. Foi também a detecção mais direta de buracos negros de sempre.
A imagem na parte superior da página descreve os dois buracos negros que se fundem com a intensidade do sinal dos dois detectores ao longo de 0,3 segundos através da parte inferior sobrepostas. Futuros esperados detecções por Avançada LIGO e LISA Pathfinder não só pode confirmar a natureza espectacular desta medida, mas mantenha uma tremenda promessa de uma nova maneira de ver e explorar o nosso universo.
LISA Pathfinder foi lançada no dia 03 de dezembro de 2015, e começou a orbitar um ponto chamado Terra-Sol L1, cerca de 930.000 milhas (1,5 milhões de quilômetros) da Terra, na direção do sol, no final de janeiro de 2016. LISA significa Laser Interferometer espaço de antena, um conceito observatório de ondas gravitacionais baseado no espaço que tem sido estudado em grande detalhe por ambos NASA e ESA.
Os resultados foram publicados terça-feira junho 7, 2016 na revista Physical Review Letters.
O Galaxy diário via NASA / Goddard Space Flight Center
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