Un successo assoluto per LISA Pathfinder

La sonda europea LISA Pathfinder ha raggiunto e superato gli obiettivi della sua missione, secondo quanto riferito oggi dall'Agenzia Spaziale Europea. La sonda era stata inviata nel punto lagrangiano L1 per verificare il funzionamento di una serie di tecnologie indispensabili per la rilevazione nello spazio profondo di onde gravitazionali - le increspature nello spaziotempo, il tessuto dell'Universo, identificate per la prima volta alla fine dell'anno scorso dall'esperimento LIGO.

Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Le numerose fonti di disturbo di cui è vittima LIGO - principalmente di natura sismica e termica - impediscono al rilevatore di osservare le onde gravitazionali a frequenze al di sotto dei 100 hertz. Raccogliere le delicate onde gravitazionali provenienti da alcune delle più violente e drammatiche interazioni nel cosmo, come la collisione di buchi neri supermassicci al centro di galassie in fase di fusione, richiede il raggiungimento di una sensibilità strumentale disponibile solamente nello spazio.

L'obiettivo della missione LISA, di cui LISA Pathfinder costituisce le fondamenta, è osservare minuscole variazioni nelle posizioni di una serie di masse poste in punti diversi del sistema solare - variazioni causate dal passaggio di una o più onde gravitazionali. Per verificare la fattibilità di questo progetto, LISA Pathfinder è decollata con due cubi di una lega di oro e platino, ognuno largo, alto e profondo circa 46 millimetri. L'obiettivo è quello di utilizzare un interferometro laser per determinare la posizione delle due masse e osservare eventuali variazioni. Per farlo, però, un futuro osservatorio spaziale di onde gravitazionali dovrà innanzitutto isolare ed eliminare qualunque possibile fonte di interferenza, per assicurarsi che i blocchi siano soggetti esclusivamente alla forza di gravità.

I risultati, a detta degli stessi scienziati, hanno di gran lunga superato le aspettative. Le forze non-gravitazionali - ovvero tutte le sorgenti di disturbo e interferenza - sono state ridotte a livelli addirittura inferiori rispetto a quelli desiderati.

"Le misurazioni hanno superato tutte le nostre più ottimistiche aspettative," spiega Paul McNamara dell'ESA. "Abbiamo raggiunto il livello di precisione richiesto dopo un solo giorno, e abbiamo trascorso le settimane seguenti a migliorarlo fino a cinque volte tanto."

"LISA Pathfinder è sempre stata vista come una pietra di passaggio per raggiungere il livello di performance necessario in un vero osservatorio di onde gravitazionali, ma questi risultati ci dicono che abbiamo già eseguito l'intero salto," spiega Ira Thorpe della NASA. "Un osservatorio identico a LISA Pathfinder sarebbe in grado di raggiungere gli obiettivi scientifici preposti."

I risultati indicano che LISA Pathfinder ha ridotto i livelli di interferenza non-gravitazionale fino a 10 mila volte in meno rispetto alle missioni precedenti. In particolare, la sensibilità a frequenze tra 1 e 60 millihertz è migliorata in seguito alla progressiva fuga verso lo spazio esterno delle poche molecole di gas rimaste intrappolate nel sensore. Al di sotto di un millihertz, gli astronomi hanno osservato una debole forza centrifuga agire sulle due masse. Gli ingegneri sospettano che la presenza di questa forza sia dovuta a una combinazione tra la forma della sonda e il rumore indotto dai tracciatori di stelle, i dispositivi utilizzati per il controllo dell'assetto della sonda. Secondo gli esperti, questa interferenza sarebbe molto meno importante in un osservatorio costituito da più sonde distanti milioni di chilometri l'una dall'altra e collegate tra di loro tramite laser.

Un'altra possibile fonte di interferenza è la carica elettrica trasferita durante il passaggio di un raggio cosmico. Gli ingegneri sono riusciti a minimizzare questo effetto proiettando radiazioni ultraviolette sui cubi, in modo da rimuovere la carica senza contatto.

Infine, un'altra sorgente di disturbo è la progressiva perdita di massa della sonda causata dal consumo del carburante dal sistema di controllo dell'assetto. Per fortuna, questa variazione può essere facilmente misurata ed eliminata dai dati.

"Questi impressionanti risultati indicano che LISA Pathfinder ha dimostrato con successo alcune delle avanzate tecnologie necessarie per un futuro osservatorio spaziale di onde gravitazionali," spiega Paul Hertz della NASA. "L'ESA sta attualmente pensando di lanciare una simile missione negli anni '30, e la NASA sta collaborando nell'esplorazione di una possibile partnership come è accaduto per LISA Pathfinder."