O experimento, o maior já realizado pela humanidade, consistirá de três naves que serão postas em órbitas estáveis ao redor do Sol formando um triângulo com mais de 5 milhões de quilômetros em cada lado. As naves vão emitir pulsos de raio laser em direção uma a outra que permitirão medir a distância entre elas com uma precisão de até 40 milionésimos de um milionésimo de metro e, assim, detectar variações que indiquem a passagem das ondas gravitacionais. A previsão é de que os lançamentos ocorram por volta de 2020.
Segundo a teoria de Einstein, as ondas gravitacionais são produzidas pela movimentação de objetos maciços, o que gera vibrações no espaço-tempo que viajam a velocidade da luz. Espera-se que o LISA tenha sensibilidade suficiente para captar ondas produzidas por grandes eventos astronômicos como o nascimento de buracos negros e interações entre estes objetos, como a fusão de buracos negros gigantes nos centros de galáxias; ondas geradas por sistemas estelares binários extremamente compactos, em que os dois astros giram um ao redor do outro a pequenas distâncias e altas velocidades; e ondas emitidas pelo processo de "canibalização" de uma estrela em órbita de um buraco negro. Assim, o LISA permitirá aos cientistas não só estudarem as interações entre partículas, radiações e campos como fazem atualmente, mas também o que acontece com o próprio "tecido" do espaço-tempo.
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