Misión a Urano también podría ser un detector de ondas gravitacionales

A pesar de ser extraordinariamente difíciles de detectar por primera vez, las ondas gravitacionales se pueden encontrar utilizando muchas técnicas diferentes. La ahora famosa primera detección en LIGO en 2015 fue solo una de las diversas formas en que los científicos habían estado buscando.

Un nuevo artículo, que aparece en el servidor de preimpresión arXiv, de investigadores de Europa y EE. UU. propone cómo los científicos podrían detectar más al rastrear la posición exacta del próximo Orbitador y Sonda de Urano (UOP).

Inicialmente sugerida por el Estudio Decenal de Astrobiología y Ciencia Planetaria de la NASA, la UOP será la primera misión a Urano desde que la Voyager visitó el sistema en 1986. Cuando finalmente llegue en 2044, después de una fecha de lanzamiento de 2031, habrán pasado casi 60 años desde la última vez que la humanidad tuvo una mirada de cerca al sistema uraniano.

Pero 13 años en tránsito es mucho tiempo. Parte de ese tiempo se dedicará a recibir un impulso gravitacional de Júpiter, pero la mayor parte se dedicará a deslizarse entre cuerpos planetarios. Y esa cantidad de tiempo que se pasa entre planetas es lo que los autores del artículo quieren utilizar para hacer ciencia no uraniana.

Las ondas gravitacionales pueden alterar el tejido del espacio-tiempo, provocando distorsiones perceptibles, especialmente en largas distancias. Si los instrumentos en cuestión son lo suficientemente sensibles, la enorme distancia entre UOP y la Tierra sería una forma viable de detectarlos.

Esta no es la primera vez que se considera utilizar la distancia entre una nave espacial y la Tierra para detectar ondas gravitacionales. Pioneer 11, Cassini y una triangulación de Galileo, Ulysses y Mars Orbiter habían considerado sugerencias de ser utilizados para la detección de ondas gravitacionales durante su viaje hacia sus destinos finales. Sin embargo, el equipo con el que fueron diseñados no era lo suficientemente sensible como para detectar las mínimas fluctuaciones necesarias para una detección real.

UOP tendrá las ventajas adicionales de décadas de equipos mejorados, especialmente comunicaciones y electrónica de sincronización, que son fundamentales para cualquier detección de ondas gravitacionales. También es beneficioso que ya hayamos detectado oficialmente una onda gravitacional, por lo que al menos sabemos qué buscar.

El mecanismo subyacente es bastante simple: rastrear consistentemente la posición exacta establecida de UOP durante su viaje de 13 años a Urano y comparar cualquier anomalía en su posición con lo que podría esperarse de causas conocidas. Estos incluyen la atracción gravitacional de algunos de los planetas, o incluso asteroides, y la presión de la radiación solar sobre la propia nave espacial.

Como señalan los autores, algunos o incluso todos estos podrían afectar la posición exacta de la nave espacial; Para que los cálculos funcionen eficazmente para encontrar ondas gravitacionales, se debe completar una mejor contabilidad del impacto que tienen, si es que tienen alguno.

Pero hay otra causa potencialmente interesante desde el punto de vista científico de la ligera deriva posicional de la UOP: la materia oscura ultraligera. En teoría, la UOP podría usarse para probar o incluso detectar directamente una forma de materia oscura conocida como materia oscura ultraligera, si existiera en el sistema solar.

Los teóricos tienen numerosos modelos que muestran cómo funcionaría si existiera. La UOP también podría utilizar el mismo tipo de cálculo posicional exacto para contribuir a esa investigación científica.

Lo mejor de todo es que UOP puede hacer todo esto literalmente sin cambios en su misión funcional principal: explorar el sistema uraniano. Todo lo que habría que cambiar en la misión sería actualizar la Tierra con datos posicionales consistentes aproximadamente una vez cada 10 segundos durante el viaje de 13 años hasta el destino final de la UOP.

Supongamos que existe la posibilidad de que esos controles más frecuentes en casa puedan ayudar a detectar ondas gravitacionales o potencialmente materia oscura. En ese caso, parece que vale la pena que los planificadores de la misión de la UOP lo consideren, pero aún está por ver si se incluirá o no. Los autores del artículo han presentado un argumento persuasivo sobre por qué debería ser así.

Con información de arXiv