As ondas gravitacionais são vibrações do espaço-tempo criadas por certos fenómenos que envolvem massas extremas. A emissão de ondas gravitacionais suficientemente intensas para serem detetadas requer a interação gravitacional de objetos extremamente densos como buracos negros, estrelas de neutrões, anãs brancas e até objetos mais exóticos presentes no Universo primordial.
As três espaçonaves da missão LISA formarão um triângulo em órbita, com lados de 5 milhões de quilómetros e posicionados atrás da Terra na sua órbita. Elas seguirão órbitas semelhantes à da Terra, minimizando as mudanças de comprimento dos lados do triângulo.
Graças a uma constelação de três satélites formando um triângulo equilátero de 2,5 milhões de quilómetros de lado (6 vezes a distância Terra-Lua) em órbita em torno do Sol, a LISA detetará as ínfimas deformações do espaço-tempo provocadas pela passagem dessas ondas.
Desde 2015, fusões de buracos negros de massa estelar e de estrelas de neutrões são regularmente observadas pelos instrumentos terrestres LIGO e Virgo, e desde 2023 um sinal de ondas gravitacionais parece ser detetado a muito baixa frequência (o nano Hz ou ainda uma vez por milhar de milhão de segundos, enquanto o Hz corresponde a uma frequência de uma vez por segundo) graças à cronometria de uma rede de pulsares.
A LISA observará na gama do millihertz onde emitem numerosas fontes tais como as fusões de sistemas binários de buracos negros supermassivos cujas massas são da ordem de um milhão de massas solares, os sistemas binários com razão de massas extrema (pequeno buraco negro orbitando em torno de um buraco negro supermassivo, por exemplo), os sistemas binários de estrelas de neutrões e potencialmente as ebulições do Universo primordial. A LISA observará estas fontes com um tal nível de detalhe que será não só possível fazer astrofísica mas também física fundamental e cosmologia.
LISA: uma constelação de três satélites formando um triângulo equilátero de 2,5 milhões de quilómetros de lado (6 vezes a distância Terra-Lua) em órbita em torno do Sol.
Tecnologia de ponta
Para detetar as ínfimas deformações do triângulo formado pelos satélites durante a passagem das ondas gravitacionais, os satélites trocam feixes laser e usam interferometria para medir as variações de distância que os separam com uma precisão da ordem da dezena de picómetros (100 vezes menor que o tamanho de um átomo).
É um enorme desafio porque, para detetar as ondas gravitacionais, os satélites só devem ser sensíveis à gravidade. Para isso, cada satélite protege massas de referência, pequenos cubos de ouro-platina de 4 cm de lado sem qualquer contacto mecânico, que estão assim "em queda livre". O satélite mede por interferometria e acoplamento capacitivo a sua posição relativamente aos cubos que contém e reposiciona-se graças a um conjunto de micro-foguetões, contrariando assim qualquer perturbação não gravitacional (micrometeoritos, partículas solares, etc.).
Parcerias industriais e calendário da missão
O sistema interferométrico e o de reajuste sobre as massas de referência constituem o coração do instrumento científico. É desenvolvido sob coordenação da ESA pelos estados europeus com uma contribuição da NASA. A realização do resto do satélite (estrutura, painéis solares, propulsões, computadores de bordo, etc.) é confiada à OHB System em parceria com a Thales.
A assinatura deste contrato vem finalizar a fase de implementação da organização e vem marcar o início da construção da LISA. O lançamento dos 3 satélites está previsto para 2035 por um foguetão Ariane 6.4. Será seguido por uma fase de transferência durante 18 meses para atingir as órbitas finais e começar as operações científicas que durarão no mínimo 4 anos.
Protótipo do simulador de massas de referência desenvolvido no CEA-Irfu para os testes e as medidas de desempenho do banco ótico interferométrico da LISA.