Un detector de ondas gravitacionales a escala galáctica ha producido nuevos mapas del universo
Las ondas gravitacionales, que son las perturbaciones del tejido mismo del espacio-tiempo debido a la aceleración de objetos con masa, fueron detectadas por primera vez en septiembre de 2015. El hallazgo se consideró un hito científico y se sumó a la lista de evidencias a favor de la teoría de la relatividad general postulada 100 años antes por Albert Einstein. Ahora, siete años después del inicio de las lecturas, un equipo de científicos comandados por la Universidad Tecnológica de Swinburne ha creado los mapas más detallados de ondas gravitacionales en el universo observable.
Las onda gravitacional detectadas el 14 de septiembre de 2015 fue el resultado del choque de dos agujeros negros. Uno tenía aproximadamente 36 masas solares y el otro 29. Este evento ocurrió a unos 1,300 millones de años luz de la Tierra. Pero los choques de agujeros negros no son los únicos eventos que causan ondas gravitacionales. El choque de estrellas de neutrones y eventos del universo lejano (o primitivo) también pueden originarlas, por ejemplo. Con forme los métodos de detección se vuelvan más sensibles, se descubrirán nuevas fuentes.
Mapear las ondas gravitacionales de manera general requirió pensar en nuevas formas de observación. Tradicionalmente se detectan de manera local a través de interferómetros láser que miden la distorsión del espacio-tiempo. Para sus nuevos mapas, los científicos idearon un detector de escala galáctica basado en el mismo concepto de los interferómetros, aunque utilizando los instrumentos de radiomedición.
Este detector de ondas gravitacionales es el más grande de la historia. Aprovecha la red de radiotelescopios MeerKAT en Sudáfrica y lo más destacado es que aprovecha el comportamiento de los púlsares. Los púlsares son un tipo de estrella de neutrones, que son los restos de una estrella masiva que explotó en forma de supernova. Los pulsares emiten radiación electromagnética en forma de pulsos regulares (de ahí su nombre). El nuevo método de detección cronometra las señales que emiten los púlsares. Si un pulso llega a la Tierra con un cambio minúsculo en su velocidad, entonces se ha encontrado con una onda gravitacional.
La teoría cosmológica sugiere que el universo puede “rebotar” entre fases de contracción y expansión, lo que podría explicar algunos de los misterios de la materia oscura.
El fondo de ondas gravitacionales
Gracias a este enfoque con púlsares, los expertos hallaron más evidencia del «fondo» débil de ondas gravitacionales. En trabajos anteriores, físicos han postulado que ese fondo es la superposición de ondas gravitacionales discretas provocadas por eventos cósmicos a lo largo del tiempo y el espacio. Para explicar el concepto, se usa la analogía de la tranquilidad del mar. De lejos, el océano parece un lugar apacible, pero si se observa de cerca, es posible ver que su superficie siempre está en movimiento.
Para los investigadores australianos, ese ligero movimiento que registró su detector de ondas gravitacionales sugiere que el universo es mucho más dinámico de lo que se esperaba. Las ondas gravitacionales surgen de colisiones cósmicas altamente energéticas, como la fusión de agujeros negros supermasivos. Ese fondo débil de ondas registrado a partir de los púlsares podría ser una advertencia de que estos choques no son inusuales.
En los mapas generados aparecieron puntos «calientes» inesperados que sugieren la presencia de objetos colosales nunca antes registrados. «Los puntos pueden sugerir una fuente de ondas gravitacionales distinta, como un par de agujeros negros de miles de millones de veces la masa de nuestro Sol», explicó Rowia Nathan, una de las autoras del trabajo.
El estudio contó con científicos de diversas nacionalidades, pero fue dirigido por astrónomos de la Universidad Tecnológica de Swinburne, en Australia. De acuerdo con el autor principal, Matt Miles, el estudio permitirá «sintonizar con los ecos de los eventos cósmicos a lo largo de miles de millones de años y revelará cómo las galaxias y el universo mismo han evolucionado en el tiempo».
«Al buscar variaciones en la señal de ondas gravitacionales a través del cielo, estamos buscando las huellas dactilares de los procesos astrofísicos que dan forma a nuestro universo», mencionó Kathrin Grunthal, coautora e investigadora del Instituto Max Planck de Radioastronomía.