LISA

LISA, la prima missione spaziale per la rivelazione di onde gravitazionali.

Il Laser Interferometer Space Antenna (LISA) è una missione spaziale per l’osservazione di onde gravitazionali nel tessuto dello spazio-tempo, guidata dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA), con collaborazione NASA e di un consorzio internazionale. LISA andrà alla ricerca di onde gravitazionali da frequenze di meno di 10^-4 Hz a più di 10^-1 Hz (scale temporali da pochi secondi a diverse ore). Questa gamma di frequenze permetterà lo studio della formazione ed evoluzione di sistemi stellari binari compatti nella nostra Galassia, l’origine, crescita e fusioni di buchi neri massicci e supermassicci al centro di altre galassie, lo studio della natura fondamentale della gravità e dei buchi neri, di ammassi stellari massicci e densi, di sistemi binari spiraleggianti con rapporti di massa estremi, delle onde gravitazionali stocastiche, residuo dei primordi dell’Universo e del suo tasso di espansione.

Una delle tecnologie chiave è la realizzazione delle masse di prova in caduta libera quasi perfetta. La missione LISA-Pathfinder del 2016-17 ha testato ciò con successo (forze residue ridotte al livello del femto-Newton su Hertz^1/2). Tra i disturbi e rumori residui, vi sono forze elettrostatiche spurie prodotte dai raggi cosmici che danno un accumulo di carica sulle masse di prova. Le masse devono essere scaricate, senza contatto per non perturbare il sistema.

Nel Gennaio 2024 la missione LISA è stata adottata dall’ESA, con lancio previsto attorno al 2035. Essa è costituita da 3 sonde spaziali posti ai vertici di una formazione a triangolo di circa 2.5 milioni di km di lato di separazione, formazione che durante la sua orbita insegue quella della terra, monitorando l’intero cielo. Ciascuno dei tre satelliti contiene due telescopi, due laser e due masse di prova (cubi di oro/platino di circa 2 kg), disposti in due gruppi ottici puntati verso le altre due sonde, a formare interferometri Michelson centrati su una delle sonde, con masse di prova che definiscono le estremità dei bracci.

Dal 2018 il gruppo LISA della Sezione di Roma ToV ha lavorato allo sviluppo e test di un sistema elettronico per la gestione ottimale della carica elettrostatica, consentendo la scarica delle masse di test, tramite effetto fotoelettrico e illuminazione con luce LED UV (250nm). Ciò in collaborazione con gruppi di TIFPA, Università di Trento e della Florida.

Il gruppo della sezione sta contribuendo pure alla caratterizzazione dei percorsi ottici dalle sorgenti UV fino alle masse di prova. Dal 2024 il gruppo della sezione è responsabile dello sviluppo dell’avionica del Gravitational Reference Sensor di LISA, dentro contratto con ASI, e contribuisce, con ruoli di coordinamento, allo sviluppo della pipeline di analisi dati di bassa latenza.