La missione della sonda Lisa Pathfinder, realizzata dall’Esa con il fondamentale contributo dell’Asi, dell’Infn e dell’Università di Trento, ha raggiunto pienamente il suo obiettivo, dimostrando la fattibilità tecnologica della costruzione di un osservatorio spaziale per onde gravitazionali.
Lisa Pathfinder è stata lanciata il 3 dicembre 2015 e alla fine di gennaio 2016 ha raggiunto la sua orbita operativa, circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra in direzione del Sole. La missione ha cominciato la sua attività scientifica il 1 marzo. Progettata per testare le tecnologie necessarie a costruire un osservatorio spaziale per le onde gravitazionali, al suo interno sono state poste due masse di prova identiche (due cubi di oro-platino di 2 kg ciascuna e di lato 46 mm) a una distanza di 38 cm, circondate da un vettore spaziale, che ha il compito di schermare i cubi dalle influenze esterne e che aggiusta la sua posizione continuamente per evitare di toccarle. L’aspetto cruciale dell’esperimento infatti è aver posto le masse in caduta libera, monitorando che si muovano sotto l’effetto della sola gravità, poiché anche nello spazio diverse forze – come il vento solare o la pressione di radiazione della luce solare – disturbano le masse di prova e la navicella.
I risultati dei primi due mesi di attività scientifica della missione dimostrano che le due masse di prova a bordo della navicella sono in caduta libera nello spazio sotto l’azione della sola gravità, del tutto indisturbate da altre forze esterne, e quindi praticamente immobili l’una rispetto all’altra. Questo risultato è stato ottenuto con una precisione cinque volte maggiore di quella richiesta in fase di progetto. In un articolo pubblicato oggi da Physical Review Letters, (http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.116.231101) il team scientifico di Lisa Pathfinder mostra che l’accelerazione relativa tra le due masse di prova è più piccola di dieci milionesimi di un miliardesimo (10-14) dell’accelerazione di gravità sulla Terra. “Non solo abbiamo verificato che le masse di prova sono sostanzialmente immobili, ma abbiamo anche identificato la gran parte delle debolissime forze che le disturbano e con precisione mai raggiunta prima,” spiega Stefano Vitale dell’Università di Trento e Infn, responsabile scientifico del Lisa Technology Package, il cuore tecnologico della missione.
Il successo straordinario ottenuto dalle tecnologie-chiave della missione apre le porte allo sviluppo di un grande osservatorio spaziale, capace di rivelare le onde gravitazionali di bassa frequenza, tra 0,1 mHz e 1 Hz, emesse da un ampio spettro di esotici oggetti astronomici. L’osservatorio eLisa (Laser Interferometer Space Antenna), già parte del programma delle future grandi missioni dell'Esa, sarà composto da tre masse di prova analoghe a quelle testate da Lisa Pathfinder, ma tenute a 1 milione di chilometri l’una dall’altra e connesse da un raggio laser, che ne misura la distanza relativa. Il triangolo costituito dalle tre masse si muoverà lungo un’orbita attorno al Sole, viaggiando a 50 milioni di chilometri dalla Terra.
"È un risultato tecnologico straordinario - sottolinea Fernando Ferroni, presidente dell'Infn - e assieme al fondamentale risultato scientifico della scoperta delle onde gravitazionali, annunciato dalle collaborazioni Ligo e Virgo solo pochi mesi fa, apre la strada a un modo completamente nuovo di studiare il nostro universo, l'astronomia gravitazionale, che ci spalanca nuovi orizzonti esplorativi. E l'Italia sta dando un contributo fondamentale al raggiungimento di questi risultati".
L’attività scientifica dell’intero Lisa Technology Package continuerà fino alla fine di giugno (2016) e sarà seguita da tre mesi di operazioni del Disturbance Reduction System, fornito dalla Nasa-Jpl per validare la tecnologia aggiuntiva di future navicelle di questo tipo. [Vincenzo Napolano]
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