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Mission LISA : le détecteur spatial d'ondes gravitationnelles obtient le feu vert de l'ESA 

La mission LISA (Laser Interferometer Space Antenna) a reçu le feu vert de l'Agence spatiale européenne (ESA). Cela ouvre la voie au développement des instruments et des engins spatiaux à partir de janvier 2025. La mission est dirigée par l’ESA et est le résultat d’une collaboration entre l’ESA, les agences spatiales de ses États membres, la NASA et un consortium international de scientifiques.   

Prévu pour être lancé en 2035, LISA sera le premier observatoire spatial d'ondes gravitationnelles dédié à la détection et à l'étude des ondulations millihertz provoquées par des distorsions dans la structure de l'espace-temps (ondes gravitationnelles) à travers l'univers.  

Contrairement aux détecteurs d'ondes gravitationnelles au sol (LIGO, VIRGO, KAGRA et LIGO India) qui détectent les ondes gravitationnelles dans une plage de fréquences de 10 Hz à 1000 0.1 Hz, LISA sera conçu pour détecter des ondes gravitationnelles de longueurs d'onde beaucoup plus longues dans la plage de basses fréquences comprise entre 1 MHz et XNUMX Hz.  

Ultra-basse fréquence (10-9-10-8 Hz) les ondes gravitationnelles (GW) avec des longueurs d'onde allant de quelques semaines à plusieurs années provenant de trous noirs binaires supermassifs peuvent être détectées à l'aide d'instruments basés au sol. Réseaux de synchronisation Pulsar (PTA). Cependant, les ondes gravitationnelles (GW) basse fréquence dont la fréquence est comprise entre 0.1 MHz et 1 Hz ne peuvent être détectées ni par LIGO ni par les Pulsar Timing Arrays (PTA) – la longueur d’onde de ces GW est trop longue pour LIGO et trop courte pour être détectée par les PTA. D’où la nécessité d’un détecteur GW basé dans l’espace.  

LISA sera une constellation de trois vaisseaux spatiaux en formation précise de triangles équilatéraux dans l’espace. Chaque côté du triangle mesurera 2.5 millions de kilomètres de long. Cette formation (des trois engins spatiaux) orbitera autour du Soleil sur une orbite héliocentrique traînant la Terre entre 50 et 65 millions de km de la Terre tout en maintenant une distance moyenne de séparation entre les engins spatiaux de 2.5 millions de km. Cette configuration spatiale fait de LISA un détecteur extrêmement grand pour étudier les ondes gravitationnelles basse fréquence, ce que les détecteurs au sol ne peuvent pas faire.  

Pour la détection des GW, LISA utilisera des paires de masses de test (cubes d'or et de platine massif) flottant librement dans des chambres spéciales au cœur de chaque vaisseau spatial. Les ondulations gravitationnelles entraîneront des changements extrêmement minimes dans les distances entre les masses d'essai dans les vaisseaux spatiaux qui seront mesurées par interférométrie laser. Comme l'a démontré la mission LISA Pathfinder, cette technologie est capable de mesurer des changements de distance jusqu'à quelques milliardièmes de millimètres. 

LISA détectera les GW provoquées par la fusion de trous noirs supermassifs au centre des galaxies et éclairera ainsi l'évolution des galaxies. La mission devrait également détecter les effets gravitationnels prévus 'sonnerie' formé dans les premiers instants de l’univers, dans les premières secondes après le big bang.  

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Références:  

  1. ESA. Actualités -Capturer les ondulations de l'espace-temps : LISA obtient le feu vert. Publié le 25 janvier 2024. Disponible sur https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Capturing_the_ripples_of_spacetime_LISA_gets_go-ahead 
  1. NASA. LISA. Disponible à https://lisa.nasa.gov/ 
  1. Pau Amaro-Seoane et al. 2017. Antenne spatiale pour interféromètre laser. Pré-imprimer arXiv. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.48550/arXiv.1702.00786  
  1. Baker et coll. 2019. L'antenne spatiale de l'interféromètre laser : dévoilement du ciel à ondes gravitationnelles millihertz. Pré-imprimer arXiv. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.48550/arXiv.1907.06482 

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Philippe Jetzer, Université de Zurich

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Résoudre les plus grands mystères de l’univers – avec Gianfranco Bertone


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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Journaliste scientifique | Rédacteur fondateur, magazine Scientific European

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