Observatorio del "Tamaño de una galaxia", ve indicios potenciales de ondas gravitacionales
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| NANOGrav / T. Klein |
NANOGrav
Esta ilustración muestra el proyecto NANOGrav observando objetos cósmicos llamados pulsares en un esfuerzo por detectar ondas gravitacionales, ondas en la estructura del espacio. El proyecto busca una señal de fondo de ondas gravitacionales de bajo nivel que se cree que está presente en todo el universo.
Los científicos han utilizado un observatorio espacial del "tamaño de una galaxia" para encontrar posibles indicios de una señal única de ondas gravitacionales, o las poderosas ondas que recorren el universo y deforman la estructura del espacio y el tiempo.
Los nuevos hallazgos, que aparecieron recientemente en The Astrophysical Journal Letters , provienen de un proyecto estadounidense y canadiense llamado Observatorio norteamericano Nanohertz de ondas gravitacionales (NANOGrav).
Durante más de 13 años, los investigadores de NANOGrav han estudiado minuciosamente la luz que fluye de docenas de pulsares esparcidos por la Vía Láctea para tratar de detectar un "fondo de ondas gravitacionales". Eso es lo que los científicos llaman el flujo constante de radiación gravitacional que, según la teoría, baña la Tierra de manera constante. El equipo aún no ha identificado ese objetivo, pero se está acercando más que nunca, dijo Joseph Simon, astrofísico de la Universidad de Colorado Boulder y autor principal del nuevo artículo.
"Hemos encontrado una fuerte señal en nuestro conjunto de datos", dijo Simon, un investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias. "Pero todavía no podemos decir que este sea el fondo de ondas gravitacionales".
En 2017, los científicos de un experimento llamado Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) ganaron el Premio Nobel de Física por la primera detección directa de ondas gravitacionales . Esas ondas se crearon cuando dos agujeros negros chocaron entre sí a unos 130 millones de años luz de la Tierra, generando un choque cósmico que se extendió a nuestro propio sistema solar.
Ese evento fue el equivalente a un estruendo de platillos, una explosión violenta y de corta duración. Las ondas gravitacionales que Simon y sus colegas buscan, en cambio, se parecen más al zumbido constante de una conversación en un lugar lleno de gente.
Detectar ese ruido de fondo sería un gran logro científico, abriendo una nueva ventana al funcionamiento del universo, agregó. Estas ondas, por ejemplo, podrían dar a los científicos nuevas herramientas para estudiar cómo los agujeros negros supermasivos en los centros de muchas galaxias se fusionan con el tiempo.
"Estos tentadores primeros indicios de un fondo de ondas gravitacionales sugieren que los agujeros negros supermasivos probablemente se fusionen y que estamos flotando en un mar de ondas gravitacionales que surgen de las fusiones de agujeros negros supermasivos en galaxias de todo el universo", dijo Julie Comerford, profesora asociada de ciencia astrofísica y planetaria en CU Boulder y miembro del equipo NANOGrav.
Simon presentará los resultados de su equipo en una conferencia de prensa virtual el lunes en la 237ª reunión de la American Astronomical Society.
Pulsares, los faros galácticos
A través de su trabajo en NANOGrav, Simon y Comerford son parte de una carrera internacional de alto riesgo, aunque colaborativa, para encontrar el fondo de ondas gravitacionales. Su proyecto se une a otros dos de Europa y Australia para formar una red llamada International Pulsar Timing Array.
Joseph Simon señaló que al menos de acuerdo con la teoría, la fusión de galaxias y otros eventos cosmológicos producen un movimiento constante de ondas gravitacionales. Son enormes: una sola ola, dijo Simon, puede tardar años o incluso más en pasar por la Tierra. Por esa razón, ningún otro experimento existente puede detectarlos directamente.
"Otros observatorios buscan ondas gravitacionales del orden de segundos", dijo Simon. Nosotros "Estamos buscando olas del orden de años o décadas".
Él y sus colegas tuvieron que ser creativos. El equipo de NANOGrav usa telescopios en el suelo no para buscar ondas gravitacionales sino para observar pulsares. Estas estrellas colapsadas son los faros de la galaxia. Giran a velocidades increíblemente rápidas, enviando corrientes de radiación que se precipitan hacia la Tierra en un patrón de parpadeo que permanece prácticamente sin cambios durante eones.
Simon explicó que las ondas gravitacionales alteran el patrón constante de luz proveniente de los pulsares, tirando o apretando las distancias relativas que estos rayos viajan a través del espacio. En otras palabras, los científicos podrían detectar el fondo de la onda gravitacional simplemente monitoreando los pulsares en busca de cambios correlacionados en el momento en que llegan a la Tierra.
"Estos pulsares giran tan rápido como la licuadora de su cocina", dijo. "Y estamos viendo desviaciones en su tiempo de solo unos cientos de nanosegundos".
Para encontrar esa señal sutil, el equipo de NANOGrav se esfuerza por observar tantos pulsares como sea posible durante el mayor tiempo posible. Hasta la fecha, el grupo ha observado 45 pulsares durante al menos tres años y, en algunos casos, durante más de una década.
El trabajo duro parece estar dando sus frutos. En su último estudio, Simon y sus colegas informan que han detectado una señal distinta en sus datos: algún proceso común parece estar afectando la luz proveniente de muchos de los pulsares.
"Recorrimos cada uno de los pulsares uno por uno. Creo que todos esperábamos encontrar algunos que fueran los más alocados que arrojaran nuestros datos", dijo Simon. "Pero luego lo superamos todos y dijimos, 'Dios mío, en realidad hay algo aquí'".
Los investigadores aún no pueden decir con certeza qué está causando esa señal. Tendrán que agregar más pulsares a su conjunto de datos y observarlos durante períodos más largos para determinar si realmente es el fondo de ondas gravitacionales en funcionamiento.
"Ser capaz de detectar el fondo de ondas gravitacionales será un gran paso, pero en realidad es sólo el primer paso", dijo. "El segundo paso es identificar qué causa esas ondas y descubrir qué pueden decirnos sobre el universo".
Crédito: Universidad de Colorado en Boulder
Vía: https://phys.org/news/2021-01-galaxy-sized-observatory-potential-hints-gravitational.htmlIr al Inicio
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