Las ondas gravitatorias podrían estar reguladas por un patrón cósmico

Los astrónomos han detectado unas fluctuaciones inexplicables en el espacio tiempo que llena el universo: podrían indicar la presencia de ondas gravitatorias de baja frecuencia, posible señal de fondo o patrón de estos fenómenos cósmicos que estaría presente en todo el universo.

Una onda gravitatoria es una onda invisible que se desplaza a la velocidad de la luz: contrae y estira cualquier cosa que encuentra en su camino y deja su huella en las estrellas de neutrones o púlsares.

Según las primeras estimaciones, que se publican en The Astrophysical Journal Letters, las fluctuaciones detectadas en esta investigación proceden de dos agujeros negros, miles de millones de veces más masivos que el Sol, que estaban fusionándose y generando ondas en el espacio tiempo.

La fusión de agujeros negros gigantescos crea ondas gravitatorias que envían a través del espacio-tiempo y que pueden ser detectadas miles de millones años después desde nuestro planeta mediante sofisticados sistemas tecnológicos que analizan su impacto sobre numerosos púlsares.

45 púlsares

45 púlsares Los autores de esta investigación, pertenecientes al Observatorio de Nanohercios de Ondas Gravitatorias (NANOGrav), señalan que la detección se ha producido analizando 12,5 años de datos de 45 púlsares distribuidos por el universo.

Los datos fueron recopilados por el radiotelescopio totalmente dirigible más grande del mundo, ubicado en Green Bank (USA), y por ?el Observatorio de Arecibo, en Puerto Rico, recientemente colapsado.

Los autores de esta investigación han analizado los datos históricos de esas 45 estrellas de neutrones buscando un "fondo" o patrón de onda gravitacional persistente, que se podría haber generado durante miles de millones de años por incontables agujeros negros supermasivos mientras orbitaban entre sí a través del universo.

Aunque no están totalmente convencidos, los autores de esta investigación consideran que pueden haber encontrado ese fondo de onda gravitatoria persistente que configuraría el espectro de todas las perturbaciones del espacio-tiempo producidas por un cuerpo masivo acelerado.

Señal distinguible

Señal distinguible Al mismo tiempo, señalan que la señal es demasiado débil para que ese patrón de ondas gravitatorias sea claramente distinguible de otras señales que acompañan las perturbaciones del espacio-tiempo procesadas por púlsares.

Según explica Scott Ransom, uno de los artífices de este descubrimiento, en un comunicado, «actualmente estamos analizando más de una docena de años de datos, pero una detección definitiva probablemente llevará más tiempo».

Shami Chatterjee, otro de los investigadores, es todavía más prudente: «debemos ser claros: hemos detectado una señal que es consistente con la existencia de ondas gravitatorias, pero aún no podemos probarlo. Creemos que esta es la punta del iceberg, pero tenemos que demostrarlo para nuestra propia satisfacción».

Las ondas gravitatorias fueron teorizadas por primera vez por Albert Einstein en 1916 en el marco de su teoría de la relatividad general, aunque solo fueron detectadas por primera vez en 2015.

Esa primera detección, resultado de una colaboración entre el Observatorio de ondas gravitatorias del interferómetro láser (LIGO) con sede en Estados Unidos, y el interferómetro Virgo en Europa, constató que las ondas gravitatorias procedían de dos agujeros negros con una masa 30 veces mayor que la del Sol que vivieron un proceso de fusión hace 1.300 millones de años.

Diferentes detecciones

Diferentes detecciones Hay una clara diferencia entre este primer hallazgo y el segundo: LIGO y Virgo detectaron ondas gravitacionales de pares individuales de agujeros negros, pero NANOGrav ha identificado, supuestamente, el patrón que durante miles de millones de años ha regulado estos fenómenos cósmicos.

Ese patrón ondulatorio se formaría tal como ocurre con las olas del mar: aunque son caóticas, tienden a formar movimientos homogéneos que persisten hasta que rompen en las costas.

Los investigadores han podido detectar un patrón parecido en las ondas gravitatorias: se habría desvelado como pauta distintiva en las señales entre púlsares individuales.

Al contar con los datos de numerosos agujeros negros supermasivos, NANOGrav ha trabajado con ondas gravitatorias con longitudes de onda mucho más largas que las detectadas por LIGO y Virgo, tan largas que pueden pasar años para que una sola onda pase por un detector estacionario como es el púlsar.

Por este motivo, mientras LIGO y Virgo pueden detectar miles de ondas por segundo, la búsqueda de NANOGrav requiere años de datos, aunque el resultado entre ambos trabajos no es comparable.

Desafío a la gravedad

Desafío a la gravedad Y este trabajo no ha terminado: después de estudiar los 47 púlsares, los investigadores de NANOGrav han ampliado la investigación a datos de 80 estrellas de neutrones y quieren llegar a estudiar hasta 200 fuentes de ondas gravitatorias, para estar seguros de que este sorprendente fenómeno cósmico tiene un patrón de comportamiento y que realmente ha sido identificado.

Todo lo que está pasando en el campo de las ondas gravitatorias, cuya certificación abrió una nueva era en la astronomía, no puede pasar inadvertido porque ayuda a comprender mejor la gravedad.

Sin la gravedad nuestro universo no existiría, pero todavía desconocemos los mecanismos intrínsecos que la conforman: siguen siendo uno de los grandes misterios de la física que las ondas gravitatorias pueden ayudar a resolver.

Referencia

Referencia The NANOGrav 12.5 yr Data Set: Search for an Isotropic Stochastic Gravitational-wave Background. Zaven Arzoumanian et al. The Astrophysical Journal Letters, Volume 905, Number 2. DOI:https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401

Imagen superior: La ilustración muestra el proyecto NANOGrav observando objetos cósmicos llamados púlsares en un esfuerzo por detectar ondas gravitatorias. Crédito: NANOGrav/T. Klein.