Durante una conferenza tenutasi a ESAC, sono stati presentati i risultati ottenuti con i primi due mesi di misure con la missione spaziale LISA Pathfinder e appena pubblicati su Physical Review Letters. Come vi avevamo raccontato qui, LISA Pathfinder è solo il primo passo per verificare la tecnologia necessaria a costruire un vero osservatorio spaziale per le onde gravitazionali.  All’interno del satellite si trovano due cubi in caduta libera, non soggetti a nessun’altra forza che non sia la gravità. Le due masse sono poste a una distanza relativa inferiore a un metro e non sensibili di per sé alla rivelazione diretta di onde gravitazionali: la futura missione LISA consisterà di tre satelliti posti a distanze di milioni di chilometri l’uno dall’altro, cosa che renderà il sistema sensibile a misurare le onde gravitazionali generate per esempio dalla fusione di buchi neri di massa enormemente grande.

Le prime misure effettuate con LISA Pathfinder hanno permesso di stabilire che il sistema di metrologia ottica funziona ottimamente, ossia il laser è in grado di misurare il moto relativo delle due masse con una precisione oltre 100 volte quella ottenuta nei test preliminari svolti a terra prima del lancio. In pratica, per la prima volta si riescono a misurare movimenti sulla scala dei femtometri nello spazio – per darvi un’idea della piccolezza, tenete presente che il raggio di un protone è circa un femtometro, quindi stiamo parlando di grandezze subatomiche! Con la rilevazione di questi microscopici movimenti al passare del tempo si può calcolare l’accelerazione relativa tra le due masse e confrontarla con quella che permetterebbe di misurare il passaggio di eventuali onde gravitazionali.

I primi risultati sono stati a dir poco sorprendenti, in quanto non solo l’accelerazione relativa tra le due masse è sufficientemente piccola da non coprire eventuali segnali di onde gravitazionali, ma le prestazioni sono state migliori delle più rosee aspettative. Infatti, il comportamento dello strumento è migliore delle attese pre-lancio e la performance si assestano entro il 25 % di quella necessaria per rivelare le onde gravitazionali di bassa frequenza con  la missione futura LISA. A frequenze ancora più basse è presente una fonte di “rumore” aggiuntiva, che però sta diminuendo al passare del tempo. I test nei prossimi mesi permetteranno di investigare più in dettaglio da cosa possa essere causato e se sia il caso di implementare delle strategie per mitigare questo rumore nelle sonde degli esperimenti futuri.

LISA Pathfinder ha quindi pienamente dimostrato nei primi 55 giorni delle operazioni scientifiche di poter funzionare in condizioni abbastanza simili a quelle richieste a bordo di ciascuno dei satelliti che comporranno l’osservatorio spaziale di onde gravitazionali. Inoltre, tutti i sottosistemi hanno mostrato di essere estremamente stabili, affidabili e robusti, e questi sono segnali estremamente positivi in vista della realizzazione di LISA.

“Green Light for Future”, ovvero “Luce Verde per il Futuro”, è stata infatti la chiosa al termine della conferenza stampa da parte di Stefano Vitale dell’Università di Trento,  Principal Investigator di quello che è noto come LISA Technology Package, ovvero il “cuore” della missione LISA Pathfinder.  

Ci vorrà ancora almeno un decennio per approntare un osservatorio spaziale di onde gravitazionali* e si sta attualmente lavorando anche su altre tecnologie necessarie per una missione così complessa, ma sicuramente questi primi risultati ci confermano che gli scienziati stanno percorrendo la strada giusta per il successo.    

I risultati dei primi due mesi di misure con LISA Pathfinder messi a confronti con le performance attese.  La linea bianca tratteggiata indicata come “noise model” è un modello semplice delle misure effettuate, che riproduce bene le performance del sistema. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

I risultati dei primi due mesi di misure con LISA Pathfinder messi a confronti con le performance attese.  La linea bianca tratteggiata indicata come “noise model” è un modello semplice delle misure effettuate, che riproduce bene le performance del sistema. Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center

 

Nota: si parla di un possibile lancio intorno al 2034

 

Bibliografia e letture consigliate:

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/LISA_Pathfinder_exceeds_expectations

http://physics.aps.org/articles/v9/63

https://www.reddit.com/r/IAmA/comments/4myjs7/we_are_scientists_from_the_lisa_pathfinder/

http://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/lisa-pathfinder-mission-paves-way-for-space-based-detection-of-gravitational-waves/