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Posible detección por primera vez de ondas gravitacionales de alta frecuencia

Científicos australianos podrían haber detectado ondas gravitacionales de alta frecuencia: sería la primera vez que se logra y permitiría un importante avance en la comprensión de algunos de los fenómenos más complejos y misteriosos del universo, como la materia oscura o los agujeros negros.

Un innovador detector que tiene como objetivo utilizar cuarzo para capturar ondas gravitacionales de alta frecuencia podría haber conseguido detectar por primera vez este tipo de ondas. El instrumento y los estudios relacionados han sido desarrollados por investigadores del Centro de Excelencia ARC para Física de Partículas de Materia Oscura (CDM) y la Universidad de Australia Occidental.

En los primeros 153 días de funcionamiento del equipo se detectaron dos eventos que podrían, en principio, ser ondas gravitacionales de alta frecuencia, las cuales no habían sido registradas por los científicos hasta el momento. Estas ondas gravitacionales de alta frecuencia pueden haber sido creadas por un agujero negro primordial o una nube de partículas de materia oscura, por lo tanto su detección es crucial para arrojar luz sobre ambos fenómenos.

El resonador de ondas acústicas de cristal de cuarzo utilizado por los investigadores para la posible detección de ondas gravitacionales de alta frecuencia. Crédito: phys.org

El universo de las ondas gravitacionales

Las ondas gravitacionales fueron predichas por Albert Einstein y desde entonces han generado diversos esfuerzos científicos orientados a su detección y definición. Se trata de ondulaciones en el espacio-tiempo que se generan cuando una masa alcanza una determinada aceleración.

En función de estas características, existen escasas probabilidades de hallar fuentes de ondas gravitacionales en la Tierra, ya que los objetos presentes en nuestro planeta no disponen de la suficiente masa o no alcanzan la velocidad de aceleración requerida. Por el contrario, podemos encontrarlas en el cosmos, donde las masas de los objetos son mucho mayores y los procesos de aceleración alcanzan velocidades inimaginables en nuestro contexto terrestre.

Tema relacionado: Las ondas gravitacionales emiten una música que podemos grabar.

Un camino para saber más sobre el cosmos

Hay que tener en cuenta además que al igual que sucede en el espectro electromagnético, el rango de frecuencias de ondas gravitacionales es extraordinariamente amplio y es posible clasificarlas en múltiples grupos. Una de esas variantes son las ondas gravitacionales de alta frecuencia.

El rango de frecuencia que caracteriza a las señales de ondas gravitacionales brinda datos claves sobre la fuente que la emite. Por ejemplo, una frecuencia muy baja indica que la fuente emisora es un objeto de enorme masa. De acuerdo a esto, su detección permite a los científicos avanzar en el conocimiento de diferentes fenómenos cósmicos.

En el caso concreto de las ondas gravitacionales de alta frecuencia, al detectarlas sería posible saber más sobre la enigmática materia oscura o sobre los agujeros negros primordiales, que se conformaron debido a la extrema densidad del universo al inicio de su expansión y no como resultado del colapso de una estrella. En consecuencia, pueden aportar valiosa información sobre el origen del cosmos.

Descubrimiento a confirmar

Según una nota de prensa, el detector utilizado en el nuevo estudio, que fue publicado recientemente en la revista Physical Review Letters, está construido alrededor de un resonador de ondas acústicas (BAW) de cristal de cuarzo.

En el centro del dispositivo existe un disco de cristal de cuarzo que es capaz de vibrar a altas frecuencias, gracias a las ondas acústicas que viajan a través de su espesor. El equipo trabaja en comunicación directa con un dispositivo de interferencia cuántica, que actúa como un amplificador de las señales.

Los investigadores han detectado dos señales que podrían tratarse de ondas gravitacionales de alta frecuencia, aunque todavía es necesario confirmar con precisión este dato. Para ello, están trabajando para determinar la naturaleza de las señales y descartar otras posibilidades.

Es que las señales podrían deberse también a la presencia de determinadas partículas, a la acumulación de tensión mecánica, a un evento meteorológico o a un proceso atómico interno. Incluso, los científicos creen posible que la materia oscura con mayor masa podría interactuar con el detector y generar señales similares a las ondas gravitacionales de alta frecuencia.

Referencia

Rare Events Detected with a Bulk Acoustic Wave High Frequency Gravitational Wave Antenna. Maxim Goryachev et al. Physical Review Letters (2021).DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.071102

Foto de portada: Pete Linforth en Pixabay.

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente es periodista especializado en comunicación científica y tecnológica.

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