La investigación, realizada en un laboratorio del JPL en Pasadena, California, puso a prueba un sistema de láser que volaría a bordo de la proyectada misión espacial denominada LISA(Laser Interferometer Space Antenna). El objetivo de la misión es detectar señales sutiles, como el susurro de las ondas gravitacionales, que aún no se han observado directamente. Esta no es una tarea fácil, y aún quedan muchos desafíos por delante.
Las nuevas pruebas del JPL dan un golpe a un hito importante, demostrando por primera vez que el ruido, o fluctuaciones aleatorias, en los rayos láser de LISA se pueden silenciar lo suficiente para escuchar el dulce sonido de las elusivas ondas.
"Para detectar las ondas gravitacionales, tenemos que hacer mediciones muy precisas", dijo Bill Klipstein, un físico en el JPL. "Nuestros láseres son mucho más ruidosos de lo que queremos medir, así que tenemos que eliminar ese ruido con cuidado para obtener una señal clara, es un poco parecido a escuchar una pluma cayendo en medio de una fuerte tormenta." Dice Klipstein quién es co-autor de un artículo sobre las pruebas de laboratorio que aparecieron en una edición reciente de Physical Review Letters.
ilustración artística que muestra el propósito de la misión LISA la cual consistirá de tres naves espaciales conectadas entre si a través de rayos laser .Ella sería la primera misión situada en el espacio en intentar la detección de las ondas gravitacionales -ondulaciones en el espacio tiempo que son producidas por objetos exóticos tales como agujeros negros.Credito: ESA.
El equipo del JPL es uno de los muchos grupos trabajando sobre LISA, un proyecto conjunto entre la Agencia Espacial Europea y la NASA, que, si se selecciona, se lanzaría en el año 2020 o posteriormente.En agosto de este año,a Lisa se le dio una alta recomendación por el informe del Consejo Nacional de Investigaciones decenales sobre astronomía y astrofísica de EE.UU.
Uno de los objetivos primarios de LISA es detectar directamente las ondas gravitacionales. Los estudios de estas ondas cósmicas comenzaron en serio hace décadas cuando, en 1974, los investigadores descubrieron un par de orbitantes estrellas muertas - un tipo llamado púlsares binarios - que estuvieron espiralmente acercándose cada vez más debido a una pérdida inexplicable de energía. Esa energía se demostró más tarde era en forma de ondas gravitacionales. Esta fue la primera prueba indirecta de las ondas, y, finalmente se otorgó el Premio Nobel de Física en 1993.
LISA se espera que no sólo "escuche" las ondas, sino también aprenda más acerca de sus fuentes - objetos masivos, tales como los agujeros negro y estrellas muertas, que emiten las ondas como melodías al universo cuando los objetos aceleran a través del espacio y el tiempo. La misión sería capaz de detectar las ondas gravitacionales de objetos de gran masa en nuestra galaxia, la Vía Láctea y galaxias distantes, permitiéndole a los científicos sintonizar en un lenguaje completamente nuevo de nuestro universo.
La misión propuesta equivaldría a un triángulo gigante de tres naves espaciales distintas, cada una conectada por rayos láser. Estas naves espaciales volarían en formación alrededor del Sol, a unos 20 grados detrás de la Tierra. Cada una sostendría un cubo de platino y oro que flotaría libremente en el espacio. Cuando las ondas gravitacionales pasen por la nave espacial, harían que la distancia entre los cubos, o masas de prueba, cambie en cantidades casi imperceptibles -, pero suficiente para los instrumentos extremadamente sensibles de LISA que serían capaz de detectar los cambios correspondientes en los láseres de conexión.
El equipo del JPL ha pasado los últimos seis años trabajando en los aspectos de la tecnología de LISA, incluyendo los instrumentos llamados fasómetros(medidores de fase) , que son sofisticados detectores de rayo láser. Las últimas investigaciones alcanzaron uno de sus principales objetivos – el de reducir el ruido láser detectado por los fasómetros en un mil millones de veces, lo suficiente como para detectar la señales de ondas gravitatorias.
El trabajo es como tratar de encontrar un protón en un pajar. Las ondas gravitatorias cambiarían la distancia entre dos naves espaciales – las cuales están volando a 5 millones de kilómetros (3,100,000 millas) de distancia – por aproximadamente unpicómetro que es aproximadamente 100 millones de veces más pequeño que el ancho de un cabello humano. En otras palabras, la nave están a 5000000000 de metros de distancia, y Lisa podría detectar los cambios en esa distancia en el orden de 0.000000000005 metros!
En el corazón de la tecnología láser de LISA está un proceso conocido como interferometría, que en última instancia revela si las distancias recorridas por los rayos láser de luz (y por lo tanto la distancia entre las tres naves), han cambiado debido a las ondas gravitacionales. El proceso es parecido a la combinación de las olas del mar - a veces se acumulan y crecen más grandes, y a veces se cancelan las unas a las otras para disminuir de tamaño.
"No podemos usar una cinta métrica para obtener las distancias entre estas naves espaciales", dijo De la Viña, "Así que utilizamos el láser. Las longitudes de onda de los láseres son como las marcas de graduación en una cinta de medir."
En LISA, la luz láser es detectada por los fasómetros y luego enviada a la tierra, donde es "interferida" a través de procesamientos de datos (el proceso se llama interferometría de retraso de tiempo por esta razón - hay un retraso antes de que la técnica de la interferometría sea aplicada). Si el patrón de interferencia entre los rayos láser es el mismo, entonces eso significa que las naves no se han movido en relación con las demás. Si hay cambios del patrón de interferencia entonces lo hicieron. Si todas las otras razones para el movimiento de naves espaciales han sido eliminadas, entonces las ondas gravitacionales son las culpables.
Esa es la idea básica. En realidad, hay una serie de otros factores que hacen a este proceso más complejo.Por un lado, las naves espaciales no permanecen quietas .Ellas naturalmente se mueven por razones que nada tienen que ver con las ondas gravitacionales. Otro problema es el ruido del rayo láser. ¿Cómo sabemos si la nave se movió a causa de las ondas gravitacionales, o si es el ruido del mismo láser el que hace que aparezca como si la nave se haya movido?
Esta es la pregunta que el equipo del JPL recientemente llevó a su laboratorio, que imita el sistema de LISA.Se introduce ruido aleatorio, artificial en sus lasers y luego, a través de un complicado conjunto de acciones de procesamiento de datos, sustraen la mayor parte de el de vuelta. Su éxito reciente demostró que podían ver los cambios en las distancias entre las naves espaciales del orden de un picómetro.
En esencia, silenciaron el estruendo de los rayos láser, por lo que si Lisa, es seleccionada para ser construida, será capaz de "oír" el universo suavemente tarareando un tono de ondas gravitacionales.
el estudio se puede leer AQUÏ
fuente de la información:
http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2010-394&rn=news.xml&rst=2826
