15 años escuchando en el aparente silencio del cosmos para detectar el «latido del universo”. Un experimento internacional monumental que ha resultado en un descubrimiento astronómico revolucionario: la detección de ondas gravitacionales de baja frecuencia que recorren el tiempo y el espacio desde el inicio de todo.
Qué han descubierto
Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo causadas por eventos cósmicos extremadamente poderosos, como la fusión de agujeros negros supermasivos. Estas ondas fueron teorizadas por Albert Einstein hace más de un siglo, pero sólo ahora hemos sido capaces de desarrollar la tecnología para detectarlas.
Stephen Taylor, astrofísico de ondas gravitacionales en la Universidad de Vanderbilt y co-líder de la investigación, describe la señal detectada como «evidencia convincente» de estas ondas gravitacionales de baja frecuencia. Taylor explica que la señal detectada es consistente con las expectativas teóricas de ondas gravitacionales que emergen de pares de agujeros negros extremadamente masivos. «Estamos extraordinariamente emocionados de ver finalmente este patrón», afirmó.
El experimento internacional fue realizado por el Observatorio NANOGrav durante 15 años de observaciones. Los científicos utilizaron el Observatorio de Arecibo, el Telescopio Green Bank, el Karl G. Jansky Very Large Array en Nuevo México y el Experimento Canadiense de Cartografía de Intensidad de Hidrógeno (CHIME) en Canadá, para observar 68 púlsares entre julio de 2004 y agosto de 2020.
En el experimento, los científicos se centraron en las ondas gravitacionales de ‘nanohertz’, que son ondas de muy baja frecuencia. Para detectarlas, montaron una ‘antena’ del tamaño de una galaxia usando púlsares, que son estrellas de neutrones extremadamente densas que emiten haces de radiación. Los púlsares son conocidos como los ‘relojes cósmicos’ por la regularidad con la que emiten estos haces, lo que los convierte en herramientas ideales para medir las ondulaciones en el espacio-tiempo. Midiendo esos púlsares durante todos estos años han sido capaces de detectar estas ondulaciones, algo que, por su titánica escala, hubiera sido imposible utilizando instrumentos terrestres como el experimento LIGO. Sencillamente, no podemos medir ondas tan gigantescas en una escala planetaria. Hay que usar una escala galáctica, como han hecho.
Agujeros negros supermasivos y otras teorías
El estudio revela que los agujeros negros con masas de 10^5 a 10^10 veces la masa del Sol existen en el centro de la mayoría de las galaxias. Cuando las galaxias se fusionan, estos agujeros negros masivos pueden formar sistemas binarios y emitir ondas gravitacionales con frecuencias que evolucionan lentamente. Esto contribuye a una señal de fondo en el rango de nanohertz, que los investigadores han denominado el Fondo de Ondas Gravitacionales (GWB, por sus siglas en inglés).
Según los científicos, las señales de ondas gravitacionales de los sistemas de agujeros negros binarios se superponen «como voces en una multitud» y resultan en un zumbido incesante que se incrusta como un patrón único en los datos de temporización de púlsares. Esto, afirma, es una evidencia clara que sugiere que las señales provienen de agujeros negros supermasivos.
Éstas ondas gravitacionales no son las únicas que podemos observar. Además de los descubrimientos realizados por el equipo de NANOGrav, otro estudio de marzo de este año afirma que el universo temprano pudo haber sido tan violento que el espacio-tiempo mismo se fracturó como un cristal. Estas fracturas habrían liberado oleadas de ondas gravitacionales y los científicos creen que podríamos haber detectado estas ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo sin darnos cuenta.
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Cuando nuestro universo era increíblemente joven, las cuatro fuerzas de la naturaleza estaban unificadas en una sola fuerza. A medida que el universo se enfriaba y expandía, esta fuerza unificada se dividió en las cuatro fuerzas que conocemos hoy, un proceso que se conoce como la transición de fase GUT (gran teoría unificada), un modelo de la física que intenta aunar el electromagnetismo con las fuerzas nucleares débiles y fuertes.
Durante este proceso, el universo podría haberse ‘asentado’ en múltiples identidades a la vez, creando fracturas en el espacio-tiempo conocidas como «muros de dominio», estructuras temporales cuyo decaimiento habría liberado esas ondas gravitacionales extremadamente débiles. En aquel estudio, los científicos postularon que también se pueden usar púlsares para detectarlas, precisamente usando el experimento NANOGrav.
Fuente El Confidencial e Infobae
