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El zumbido del universo destapa las ondas gravitacionales

El zumbido del universo destapa las ondas gravitacionales

Los astrónomos han registrado el zumbido de remotas colisiones cósmicas que podrían indicar la presencia de ondas gravitacionales procedentes de la fusión de agujeros negros supermasivos.

El universo nunca ha estado tranquilo: ya ha cumplido más de 13.700 millones de años a lo largo de sus 93 000 millones de años luz de extensión y su historia ha sido muy convulsa.

El eco de miles de millones de años de colisiones cósmicas y de estrellas en explosión todavía es perceptible a lo largo y ancho de galaxias y sistemas planetarios: incluso llega hasta la Tierra.

Sonoras colisiones de galaxias han ocurrido a lo largo de la historia del universo y una de sus consecuencias ha sido la aparición de las ondas gravitacionales que hemos podido detectar por el eco de sus derivas cósmicas.

Las ondas gravitacionales o gravitatorias son el resultado directo de esta convulsa historia: se originan cuando se producen eventos muy violentos, como la fusión de dos agujeros negros.

Por fin

Las galaxias albergan agujeros negros supermasivos. Y cuando las galaxias chocan, los pares de agujeros negros supermasivos que viven en sus centros también se precipitan hacia la colisión.

Entonces producen ondas gravitacionales, que se desplazan a la velocidad de la luz: contraen y estiran cualquier cosa que encuentran en su camino y dejan su huella en las estrellas de neutrones o púlsares. Su existencia fue anticipada por Albert Einstein hace un siglo.

Sin embargo, no fue hasta 2015 que se obtuvo la primera constatación directa: el 14 de septiembre, dos detectores gemelos del Observatorio por Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO, por sus siglas en inglés), en EE. UU., habían, por fin, dado con ellas. Hubo más encuentros.

Fueron necesarios 50 años de experimentos para conseguir la primera prueba experimental de su existencia porque es muy difícil detectarlas: sus amplitudes son extremadamente pequeñas y los grandes eventos que las producen son poco frecuentes.

Tema relacionado: Posible detección por primera vez de ondas gravitacionales de alta frecuencia

Leve zumbido

Además, la mayoría son tan débiles que no tienen ningún efecto medible: y cuanto más se alejan de su origen, más pequeñas e ilocalizables se vuelven.

Sin embargo, siempre dejan otra pista: cuando se producen eventos cósmicos violentos, el tejido del espacio vibra como un tambor.

Las ondulaciones del espacio-tiempo emanan en todas direcciones y se combinan para crear un fondo de ondas gravitacionales que genera un leve zumbido.

En enero de este año se produjo otro hito en la exploración de las ondas gravitatorias: astrónomos del observatorio de Nanohertz de América del Norte registraron por primera vez ese zumbido.

Púlsares de radio

La señal procedía de observaciones de más de 13 años de un púlsar, una especie de estrella muerta que rota sobre sí misma a velocidades de milisegundos emitiendo ondas de radio.

Aunque aquel zumbido podía tener otras explicaciones, se ha dado por supuesto que indica la presencia de ondas gravitacionales. Esta impresión se ha reforzado ahora con una segunda detección del ansiado efecto sonoro.

Ha sido conseguida por astrónomos del Centro de Excelencia ARC para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav) situado en Australia, liderados por los astrofísicos Boris Goncharov y Ryan Shannon.

Esta segunda constatación se ha obtenido de la observación de púlsares de radio: núcleos colapsados ​​extremadamente densos de estrellas supergigantes masivas (llamadas estrellas de neutrones) que emiten ondas de radio.

Desviaciones significativas

Los investigadores descubrieron que los tiempos de llegada de estas ondas de radio muestran desviaciones con propiedades similares a las que se esperan de las ondas gravitacionales.

Sus conclusiones tampoco con categóricas y se necesitan más investigaciones, pero este descubrimiento se considera un precursor de la detección de ondas gravitacionales de agujeros negros supermasivos, según se explica en un comunicado.

Los astrónomos pretenden llegar todavía más lejos y alcanzar ese fondo de ondas gravitacionales: podría resolver muchas de las incógnitas sobre la convulsa historia del universo.

Después de estos descubrimientos, los púlsares parecen el mejor recurso para encontrarlo. Pero no será sencillo.

Dos categorías

Dependiendo de cuándo fueron producidas, el fondo de ondas gravitacionales puede ser clasificado en dos categorías: cosmológico (formado en los primeros momentos del universo) y astrofísico (producido por agujeros negros posteriores), informa LIGO.

Además, la amplitud del fondo de ondas gravitacionales a diferentes frecuencias depende mucho del tipo de fuente que lo ha producido.

Así, dependiendo del tipo de fondo que se detecta, se puede aprender sobre el estado del universo, bien unos breves momentos después del Big Bang, o bien sobre cómo está evolucionando el universo en tiempos más recientes.

Además, comprobar si la señal es más fuerte en algunas direcciones del cielo, o si está uniformemente distribuida, proporciona también información sobre la distribución de las fuentes que produjeron dicho trasfondo, concluye LIGO.

Referencia

On the Evidence for a Common-spectrum Process in the Search for the Nanohertz Gravitational-wave Background with the Parkes Pulsar Timing Array. Boris Goncharov et al. The Astrophysical Journal Letters, Volume 917, Number 2. DOI:https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac17f4

Imagen superior: simulación de la colisión de agujeros negros binarios supermasivos. Crédito: NASA.

 

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

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