| Status | Voltooid |
| Lancering | 2015 |
| Ruimtevaartorganisatie | ESA |
| Type | Zwaartekrachtsgolven |
| Orbit | Heliocentrisch (L1) |
| SRON-bijdrage aan | Data-analyse |
De Laser Interferometer Space Antenna (LISA) wordt midden jaren ’30 gelanceerd en vangt in plaats van elektromagnetische straling — zoals infrarood, röntgen of zichtbaar licht — zwaartekrachtsgolven op. Ze ‘kijkt’ dus niet zozeer naar het heelal, maar ‘luistert’ ernaar. Zwaartekrachtsgolven zijn trillingen van de ruimte zoals geluidsgolven trillingen zijn in de lucht. LISA Pathfinder kon als voorloper van LISA zelf geen zwaartekrachtsgolven waarnemen, maar leverde het fundamentele bewijs dat we deze golven kunnen meten vanuit de ruimte. LISA zal dit als eerste detector daadwerkelijk gaan doen. Met armen van 2,5 miljoen kilometer is ze ontvankelijk voor langere golflengtes dan een gronddetector ooit zal kunnen waarnemen.
Korte en lange golflengte
Detectoren op aarde luisteren naar de kortere golflengtes, waarmee ze zwarte gaten of compacte sterren observeren die met zoveel geweld op elkaar botsen en samensmelten dat ze op miljoenen lichtjaren afstand nog te horen zijn. Botsingen tussen nog grotere objecten genereren golven met langere golflengte, die alleen hoorbaar zijn voor detectoren met een spanwijdte veel groter dan de aarde. LISA is gevoelig voor golflengtes tussen de honderdduizend en een miljard kilometer.
Superzware zwarte gaten
Botsingen tussen superzware zwarte gaten vallen binnen LISA’s bereik, net als objecten en events uit het verre heelal, waarvan de zwaartekrachtsgolven worden uitgerekt door de kosmische uitdijing van het heelal. Zo doet LISA als eerste metingen aan de periode vlak na de oerknal, toen het heelal waarschijnlijk met ongekende snelheid uitdijde. Astronomen hopen bovendien met LISA de eerste zaadjes van superzware zwarte gaten te zien in de eerste honderden miljoenen jaren van het heelal.
De grootste technologische uitdaging voor het meten van zwaartekrachtsgolven is stilte. Niet in geluid, maar in beweging. Om een zwaartekrachtsgolf te meten, moeten we de afstand tussen twee objecten tot op een picometer (een biljoenste van een meter) nauwkeurig kunnen monitoren. De behuizing moet de objecten afschermen van elke andere kracht dan de zwaartekracht af, zoals de zonnewind of magnetische velden, zodat ze zich in een perfecte vrije val bevinden.
Het hart van LISA Pathfinder bestond uit het LISA Technology Package (LTP). Dit bevatte twee kubussen van goud en platina – de testmassa’s — die vrij zweefden binnen de satelliet. De satelliet diende daarbij als schild voor storingen van buitenaf op de testmassa’s. Met kleine raketjes zorgde de satelliet ervoor dat het heel precies de beweging van één van de testmassa’s volgde waardoor die in perfecte vrij val verkeerde. De beweging van de andere werd via een elektrostatische kracht losjes gecontroleerd zodat deze de vrije vallende volgde. De beweging van beide testmassa’s werd door de satelliet gemonitord om te bepalen hoe goed vrije val werd gerealiseerd.
Technologie is rijp
Uit de metingen bleek dat de storende krachten op de testmassa’s nog veel sterker werden tegengehouden dan de strenge eisen voorschreven. Hoewel de afstand van 38 centimeter tussen de testmassa’s te klein was om daadwerkelijk zwaartekrachtsgolven te vangen, toonde de gemeten stabiliteit aan dat de technologie er rijp voor is. Hiermee maakte LISA Pathfinder de weg vrij voor de bouw van de grote LISA-missie.
SRON’s bijdrage
SRON leverde voor LISA Pathfinder de unit die in testen op de grond de functie van de testmassa’s verving, genaamd Inertial Sensor Special Check-Out Equipment (IS-SCOE). De elektronica van IS-SCOE moest net zo nauwkeurig en ruisarm zijn als die in de satelliet. Zo kon de grondtest al uitwijzen dat een vrije val van de testmassa’s mogelijk zou zijn. SRON gebruikte LISA Pathfinder waar het voor bedoeld was: als leerschool om vervolgens componenten te bouwen van de daadwerkelijke LISA-missie. Daarvoor ontwikkelt het onder meer de fotodiodes die de onderlinge infrarode laserstralen detecteren en de aansturing van het richtmechanisme van die laserstralen.
Our experts
-
Lees meerPieter Dieleman
