p A ESA (Agência Espacial Européia) selecionou a Antena Espacial do Interferômetro Laser (LISA) para sua terceira missão de grande porte no programa de ciências da Visão Cósmica da agência. A constelação de três naves espaciais foi projetada para estudar as ondas gravitacionais no espaço e é um conceito há muito estudado pela ESA e pela NASA. p O Comitê do Programa de Ciências da ESA anunciou a seleção em uma reunião em 20 de junho. A missão agora será projetada, orçado e proposto para adoção antes do início da construção. O lançamento do LISA está previsto para 2034. A NASA será parceira da ESA no projeto, desenvolvimento, operações e análise de dados da missão.

p A radiação gravitacional foi prevista há um século pela teoria geral da relatividade de Albert Einstein. Objetos massivos em aceleração, como buracos negros em fusão, produzem ondas de energia que se propagam pela estrutura do espaço e do tempo. A prova indireta da existência dessas ondas veio em 1978, quando mudanças sutis observadas no movimento de um par de estrelas de nêutrons em órbita mostraram que a energia estava deixando o sistema em uma quantidade compatível com as previsões de energia carregada por ondas gravitacionais.

p Em setembro de 2015, essas ondas foram detectadas pela primeira vez diretamente pelo Observatório de Ondas Gravitacionais (LIGO) de interferômetro a laser baseado em terra da National Science Foundation. O sinal surgiu da fusão de dois buracos negros de massa estelar localizados a cerca de 1,3 bilhão de anos-luz de distância. Sinais semelhantes de outras fusões de buracos negros foram detectados desde então.

p Sísmica, fontes térmicas e outras fontes de ruído limitam o LIGO a ondas gravitacionais de alta frequência em torno de 100 ciclos por segundo (hertz). Mas encontrar sinais de eventos mais poderosos, como fusões de buracos negros supermassivos em galáxias em colisão, requer a capacidade de detectar frequências muito inferiores a 1 hertz, um nível de sensibilidade possível apenas do espaço.

p LISA consiste em três espaçonaves separadas por 1,6 milhão de milhas (2,5 milhões de quilômetros) em uma formação triangular que segue a Terra em sua órbita ao redor do sol. Cada espaçonave carrega massas de teste que são protegidas de tal forma que a única força à qual respondem é a gravidade. Lasers medem as distâncias para testar as massas nas três espaçonaves. Pequenas mudanças nos comprimentos de cada braço de duas espaçonaves sinalizam a passagem das ondas gravitacionais pela formação.

p Por exemplo, LISA será sensível a ondas gravitacionais produzidas por fusões de buracos negros supermassivos, cada um com milhões ou mais vezes a massa do sol. Também será capaz de detectar ondas gravitacionais provenientes de sistemas binários contendo estrelas de nêutrons ou buracos negros, fazendo com que suas órbitas encolham. E o LISA pode detectar um fundo de ondas gravitacionais produzidas durante os primeiros momentos do universo.

p Por décadas, A NASA tem trabalhado para desenvolver muitas tecnologias necessárias para LISA, incluindo medição, micropropulsão e sistemas de controle, bem como apoio ao desenvolvimento de técnicas de análise de dados.

p Por exemplo, a missão GRACE Follow-On, uma colaboração dos EUA e da Alemanha para substituir os antigos satélites GRACE programados para lançamento no final deste ano, levará um sistema de medição a laser que herda algumas das tecnologias originalmente desenvolvidas para LISA. O interferômetro de alcance a laser da missão rastreará as mudanças de distância entre os dois satélites com precisão sem precedentes, proporcionando a primeira demonstração da tecnologia no espaço.

p Em 2016, O LISA Pathfinder da ESA demonstrou com sucesso as principais tecnologias necessárias para construir o LISA. Cada uma das três espaçonaves da LISA deve voar suavemente em torno de suas massas de teste sem perturbá-las, um processo chamado vôo sem arrasto. Em seus primeiros dois meses de operação, O LISA Pathfinder demonstrou este processo com uma precisão cerca de cinco vezes melhor do que seus requisitos de missão e, mais tarde, atingiu a sensibilidade necessária para o observatório de múltiplas naves espaciais. Pesquisadores dos EUA colaboraram em aspectos do LISA Pathfinder por anos, e a missão carrega um experimento fornecido pela NASA chamado ST7 Disturbance Reduction System, que é gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia.