A la captura d'ones gravitacionals

L'objectiu d'aquest article és donar al lector una introducció sobre ones gravitacionals: què són, com es generen, què ens poden aportar i com les podem detectar. Ens centrarem principalment en els detectors d'ones gravitacionals interferomètrics, i en veurem dos exemples: LIGO, detector terrestre, i LISA, l'únic detector d'ones gravitacionals projectat a l'espai

A la captura d'ones gravitacionals

L'objectiu d'aquest article és donar al lector una introducció sobre ones gravitacionals: què són, com es generen, què ens poden aportar i com les podem detectar. Ens centrarem principalment en els detectors d'ones gravitacionals interferomètrics, i en veurem dos exemples: LIGO, detector terrestre, i LISA, l'únic detector d'ones gravitacionals projectat a l'espai

Introducció a les ones gravitacionals

Treballs Finals de Grau de Matemàtiques, Facultat de Matemàtiques, Universitat de Barcelona, Any: 2019, Director: Ignasi Mundet i Riera[en] While the phenomenon of gravitational waves is an area of research that already has the attention of the general public, the theory of general relativity in which they are framed contains many mathematical intricacies that can be a barrier for the uninitiated. In this work we discuss the necessary ingredients to take the reader with a basic notion of differentiable manifolds and tensor calculus all the way to the equations that explain how the detection with LIGO was achieved, together with the appropriate indications for the most curious to expand their knowledge on the subjects we present

Low-frequency effects to the LISA temperature diagnostics subsystem

L’objectiu principal de la tesi es determinar la contribució del nivell de soroll per a un prototip electronic "Laser Interferometer Space Antenna (LISA). "La tesi cobreix coneixements sobre freqüencies submilihertz, des del rendiment teòric i experimental del soroll del sensor fins a mesures de temperatura. El projecte preten contribuir a la recerca de l 'Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) que es va centrar en el desenvolupament d’equips d’alta estabilitat per al primer observatori espacial d’ones gravitacionals de European Space Agency (ESA) anomenat LISA. Aquesta missio pionera millorara el coneixement sobre nombrosos conceptes intrigants sobre l’inici i l’evolucio de l’univers. Per exemple, els forats negres i la formacio de galàxies juntament amb la teoria de la relativitat general. No obstant això, les fluctuacions de temperatura provinents de l’electronica de la nau espacial podrien pertorbar les mesures de ones gravitacionals, per tant, aquí es on la tesi fa incís. En primer lloc, es fa una breu introduccio sobre les ones gravitacionals i la necessitat de la seva deteccio. A més d’això, la tesi presenta els requisits i anàlisis de temperatura de LISA. Posteriorment, la tesi analitza, teoricament i experimentalment, el coeficient de temperatura d’un prototip d’electronica LISA, amb el posterior estudi de l’analisi de la projeccio de soroll. La tesi s’ha basat en l’esforc¸ considerable realitzat previament per l’equip IEE

Identificació i caracterització de termòmetres d'alta precisió per a la missió espacial LPF

El present projecte es centra en la identificació i caracterització de sensors de temperatura per a ser utilitzats en la missió espacial LPF (LISA Pathfinder). Aquesta missió és la precursora d’una missió definitiva anomenada LISA (Laser Interferometer Space Antenna) que té com a objectiu la detecció d’ones gravitacionals provinents de forats negres massius i/o sistemes binaris; el fenomen de la radiació d’ones gravitacionals fou predit i caracteritzat per Einstein al 1918 i encara no ha estat confirmat de forma completa. El rang de freqüència extremadament baix (0.1 mHz a 0.1 Hz) així com les ínfimes variacions en la distància dels cossos provocades per les ones gravitacionals (d’ordres de 10-10-10-11 m en cossos separats per 5×106 km) obliguen a dissenyar un sistema de mesura extremadament sensible. La idea principal de la missió LISA és col·locar una sèrie de masses de prova en pura caiguda lliure a l’espai separades entre sí per 5 milions de km i així intentar detectar possibles variacions en la distància entre elles mitjançant interferometria. La missió LPF simplement pretén fer una sèrie de tests sobre els sistemes de control i mesura que s’utilitzaran a LISA, per tant, és una missió de caràcter purament tecnològic per a comprovar la viabilitat de LISA que, bàsicament, consisteix en mantenir uns nivells de soroll (d’acceleració residual entre les masses de prova) de (Aquí hi va una fórmula que està a l'arxiu "memòria") Aquests nivells de soroll (en la missió LPF es veuen relaxats un ordre de magnitud) poden ser provocats per qualsevol pertorbació que aparegui al satèl·lit, és per aquest motiu que un sistema de diagnòstic extremadament sensible ha de ser dissenyat i caracteritzat per a poder detectar petites fluctuacions que puguin induir acceleracions residuals. En el present projecte, el sistema de diagnòstic estudiat fa referència a les possibles pertorbacions tèrmiques susceptibles d’aparèixer durant la missió. Per tant, és necessari disposar d’uns sensors de temperatura que permetin mesurar variacions de temperatura de l’ordre de 0.1 mK amb una estabilitat superior als 4 10 K/ Hz − entre 1 mHz i 30 mHz. Per aconseguir un sistema de mesura que assoleixi aquests nivells de sensibilitat s’ha dissenyat una electrònica especialment silenciosa i s’han realitzat diferents tests (han consistit en aconseguir un entorn extremadament aïllat de les fluctuacions de temperatura externes per així poder determinar inestabilitats pròpies del sensor i de la seva electrònica associada) amb diferents tecnologies (bàsicament sensors de Platí i termistors NTC). Els resultats obtinguts i l’anàlisi de les dades mostren com els termistors NTC es comporten de forma menys sorollosa i per tant, en una primera aproximació seran probablement els utilitzats en el disseny definitiu del sistema de mesura de temperatura que anirà a bord del satèl·lit de la missi

La radiació gravitatòria

Newton va concebre la gravitació -bastant a contra- corrent de les modes intel·lectuals del seu temps- com una interacció que s'exerceix a distància entre dos cossos qualsevol. D'acord amb la visió newtoniana, la gravitació no és un camp que es propaga a partir d'una concentració de matèria: els canvis en les propietats de les fonts de gravitació es deixen sentir immediatament a qualsevol punt de l'espai, ja estigui prop o lluny de la font en qüestió. Per exemple, una tormenta solar origina canvis locals en la densitat del Sol i, en conseqüència, en el camp gravitatori creat per ell. Doncs bé, d'acord amb la teoria newtoniana, aquests canvis s'han de sentir al mateix temps aquí que a Plutó

Desenvolupament del software de control per al projecte Gravitational Wave Low Frequency Technologies test-bed de l'IEEC/ICE

Les ones gravitatòries, enteses com ondulacions de l'espai-temps produïdes per el moviment de cossos massius accelerats, van ser predites per Albert Einstein al 1916, conseqüència de la seva teoria de la relativitat general. Degut que la interacció d'aquest tipus d'ones gravitacionals és de baixa intensitat, resulten molt difícils de detectar. El projecte Gravitational Wave Low Frequency Technologies test-bed (GRLOW), emmarcat dins dels projectes científics de l'Institut de d'Estudis Espacials de Catalunya i l'Institut de Ciències de l'Espai (IEEC/ICE), pretén investigar tecnològicament dins el camp dels anomenats detectors de segona generació d'ones gravitacionals. En aquest projecte d'enginyeria del software, és realitza un anàlisi, disseny i prototipatge del software de control necessari per al projecte GRLOW per a poder realitzar l'experimentació desitjada de laboratori.Gravitational waves are ripples of space-time produced by movement of massive bodies accelerated, were predicted by Albert Einstein in 1916, as result of his theory of general relativity. Because the interaction of these type of gravitational waves is of low intensity, they are difficult to detect. Gravitational Wave Low Frequency Technologies test-bed (GRLOW) project, wich belongs to scientific projects of Institut d'Estudis Espacials de Catalunya and Institut de Ciències de l'Espai (IEEC/ICE), investigates technologically the second generation detectors of gravitational waves. This software engineering project is about how to perform analysis, design and prototype software control for GRLOW project to perform experimentation of testing laboratory.Las ondas gravitacionales, entendidas como ondulaciones del espacio-tiempo producidas por el movimiento de cuerpos masivos acelerados, fueron predichas por Albert Einsetin en el 1916, consecuencia de su teoría de la relatividad general. Debido a que la interacción de este tipo de ondas gravitacionales es de baja intensidad, resultan muy difíciles de detectar. El proyecto Gravitational Wave Low Frequency Technologies test-bed (GRLOW), situado en uno de los proyectos científicos del Institut d'Estudis Espacials de Catalunya i el Institut de Ciències de l'Espai (IEEC/ICE), pretende investigar tecnológicamente en el campo de los detectores de segunda generación de ondas gravitacionales. En este proyecto de ingeniería del software, se realiza un análisis, diseño y prototipado del software de control necesario para el proyecto GRLOW, para realizar la experimentación deseada en el laboratorio