De laserinterferometer Tussenruimte De Antenne-missie (LISA) heeft groen licht gekregen van de Europese missie Tussenruimte Agentschap (ESA). Dit maakt de weg vrij voor de ontwikkeling van de instrumenten en ruimtevaartuigen vanaf januari 2025. De missie wordt geleid door ESA en is het resultaat van samenwerking tussen ESA, haar lidstaat ruimte agentschappen, NASAen een internationaal consortium van wetenschappers.
LISA, gepland voor lancering in 2035, zal de eerste zijn ruimteGebaseerde zwaartekrachtgolf observatorium gewijd aan de detectie en studie van millihertz-rimpelingen veroorzaakt door vervormingen in de structuur van ruimte-tijd (zwaartekrachtgolven) tegenover de universum.
In tegenstelling tot de grondgebaseerde zwaartekrachtgolf detectoren (LIGO, VIRGO, KAGRA en LIGO India) die detecteren zwaartekrachtgolven in het frequentiebereik van 10 Hz tot 1000 Hz zal LISA ontworpen zijn om te detecteren zwaartekrachtgolven van veel langere golflengten in het lage frequentiebereik tussen 0.1 mHz en 1 Hz.
Ultra-lage frequentie (10-9-10-8 Hz) zwaartekrachtgolven (GW's) met golflengten van weken tot jaren van supermassief binair getal zwarte gaten kan worden gedetecteerd met behulp van grondgebonden Pulsar-timingarrays (PTA's). Echter lage frequentie zwaartekrachtgolven (GW's) met een frequentie tussen 0.1 MHz en 1 Hz kunnen noch door LIGO, noch door Pulsar Timing Arrays (PTA's) worden gedetecteerd - de golflengte van deze GW's is te lang voor LIGO en te kort voor PTA's om te detecteren. Vandaar de behoefte aan ruimte-gebaseerde GW-detector.
LISA zal een constellatie zijn van drie ruimtevaartuigen in nauwkeurige gelijkzijdige driehoeksformatie in de ruimte. Elke zijde van de driehoek zal 2.5 miljoen km lang zijn. Deze formatie (van de drie ruimtevaartuigen) zal dat wel doen baan Zon in een heliocentrisch pad dat de aarde volgt baan tussen 50 en 65 miljoen km van de aarde, terwijl een gemiddelde scheidingsafstand tussen ruimtevaartuigen van 2.5 miljoen km wordt gehandhaafd. Deze in de ruimte gebaseerde configuratie maakt LISA tot een extreem grote detector om lage frequenties te bestuderen zwaartekrachtgolven dat detectoren op de grond dat niet kunnen.
Voor de detectie van GW's zal LISA paren testmassa's (massief goud-platina kubussen) gebruiken die vrij zweven in speciale kamers in het hart van elk ruimtevaartuig. Zwaartekracht rimpelingen zullen extreem kleine veranderingen veroorzaken in de afstanden tussen testmassa's in de ruimtevaartuigen, die zullen worden gemeten door middel van laserinterferometrie. Zoals blijkt uit de LISA Pathfinder-missie is deze technologie in staat veranderingen in afstanden tot op enkele miljardsten van een millimeter te meten.
LISA zal GW's detecteren die worden veroorzaakt door de fusie van supermassief zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels zal dus licht werpen op de evolutie van sterrenstelsels. De missie moet ook de voorspelde zwaartekracht detecteren 'rinkelen' gevormd in de eerste momenten van de universum in de eerste seconden na de oerknal.
***
Referenties:
- ESA. Nieuws - De rimpelingen van de ruimtetijd vastleggen: LISA krijgt groen licht. Geplaatst op 25 januari 2024. Verkrijgbaar bij https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Capturing_the_ripples_of_spacetime_LISA_gets_go-ahead
- NASA. LISA. Verkrijgbaar bij https://lisa.nasa.gov/
- Pau Amaro-Seoane et al. 2017. Laserinterferometer Tussenruimte Antenne. Voordruk arXiv. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.1702.00786
- Bakker et al. 2019. De laserinterferometer Tussenruimte Antenne: onthulling van de Millihertz-zwaartekrachtgolfhemel. Voordruk arXiv. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.1907.06482
***
***
***
