El 29 de junio, cinco equipos independientes de radioastrónomos publicaron una serie de artículos que presentan evidencia de que el universo está lleno de ondas gravitacionales creadas por la colisión de agujeros negros supermasivos.
El norteamericana, Europea, India, Chino y australiano Los equipos monitorearon estrellas muertas que giraban rápidamente conocidas como púlsares para recopilar información sobre las ondas gravitacionales.
«Los resultados presentados hoy marcan el comienzo de un nuevo viaje al Universo para desvelar algunos de sus misterios sin resolver». miguel keith un profesor de astrofísica en el Centro de Astrofísica Jodrell Bank de la Universidad de Manchester y miembro de la European Pulsar Timing Array (EPTA), dijo en un declaración.
Las ondas gravitacionales son ondas en el tejido del espacio-tiempo que viajan a través del universo a la velocidad de la luz. Aunque Alberto Einstein predijo su existencia en 1916, pasó casi un siglo completo antes de que las vibraciones del espacio-tiempo fueran detectadas en la Tierra por la colaboración del Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) en 2015.
Las ondas gravitacionales hacen que el espacio se estire y se comprima. Al medir cuidadosamente cómo los objetos en el espacio cambian sus posiciones entre sí, los científicos pueden inferir el paso de una onda gravitatoria. LIGO monitoreó cómo la longitud de los túneles de 4 kilómetros de largo cambió en menos de una milésima parte del tamaño de un protón. Gracias a esta hazaña de ingeniería, los investigadores de 2015 detectaron ondas gravitacionales producidas por agujeros negros que son decenas de veces más masivos que el sol.
Pero para detectar el retumbo de baja frecuencia de las ondas gravitatorias producidas por agujeros negros supermasivos miles de millones de veces más masivos que el Sol, se requiere un detector mucho más grande que el tamaño de la Tierra.
Un detector de ondas gravitacionales a escala galáctica
Los astrónomos miden cómo la distancia entre la Tierra y los púlsares en el vía Láctea cambia debido a las ondas gravitacionales que viajan a través de nuestra galaxia. Esto se conoce como matriz de sincronización de púlsares.
Los púlsares son restos de explosiones de supernovas: estrellas moribundas que colapsan en partículas altamente magnetizadas y que giran rápidamente. estrellas de neutrones que emiten continuamente haces de radiación electromagnética. Los rayos pueden barrer el espacio varios cientos de veces por segundo. Cuando algunos de ellos apuntan hacia la Tierra, aparecen como pulsos de radio muy regulares.
«Los púlsares son excelentes relojes naturales», David campeón, científico del Instituto Max Planck de Radioastronomía y EPTA, dijo en el comunicado. «Usamos la increíble regularidad de sus señales para buscar cambios mínimos en su tictac para detectar el sutil estiramiento y compresión del espacio-tiempo».
La astrónoma británica Jocelyn Bell Burnell observó el primer púlsar en 1967. Durante los últimos 15 años, los radioastrónomos de los diferentes equipos han monitoreado cuidadosamente los pulsos de un total de alrededor de 100 púlsares que giran rápidamente.
«Los púlsares son en realidad fuentes de radio muy débiles, por lo que necesitamos miles de horas al año en los telescopios más grandes del mundo para llevar a cabo este experimento», dijo. maura mclaughlin profesor de física y astronomía en la Universidad de West Virginia y el Observatorio Norteamericano de Nanohercios para Ondas Gravitacionales (NANOGrav), dijo en otro artículo declaración.
En lugar de detectar ondas gravitacionales individuales que pasan a través de la Vía Láctea, los cinco equipos diferentes estudian todo el fondo de ondas gravitacionales de baja frecuencia que llenan el cosmos. Las lentas oscilaciones en las distancias entre los púlsares y la Tierra son extremadamente pequeñas, del orden de una parte en mil millones, y los astrónomos tienen que modelar cuidadosamente todas las posibles fuentes de ruido que también aparecen en sus observaciones, incluidas las nubes de gas y el polvo por el que viajan los pulsos de radio, el movimiento de la Tierra a través del espacio, así como el desplazamiento de los telescopios debido al movimiento de los continentes sobre los que se encuentran.
La búsqueda cósmica de 15 años finalmente ha revelado los primeros indicios de la señal de onda gravitacional probablemente creada por agujeros negros supermasivos. «Cuando vi emerger el patrón de ondas gravitacionales, sentí mariposas», esteban taylor de la Universidad de Vanderbilt y presidente de la colaboración NANOGrav, dijo en una conferencia de prensa.
¿Un origen supermasivo?
Aunque la señal aún no alcanza el estándar de oro para la detección establecido por la comunidad científica, los astrónomos confían en que su resultado proporcione «evidencia convincente» de un fondo de ondas gravitacionales probablemente producido por pares de agujeros negros gigantes.
La mayoría de las galaxias tienen un agujero negro gigantesco en su centro (como el vía Lácteapropio Sagitario A* y el lejano M87* fotografiado recientemente por el Event Horizon Telescope). Estos monstruos cósmicos tienen una masa que va desde unos pocos cientos de miles de veces la masa del sol hasta unas asombrosas decenas de miles de millones de veces la del sol. Cuando las galaxias chocan, sus gigantescos agujeros negros pueden acercarse unos a otros. A medida que giran en círculos en un vals cósmico lento pero incesante, emiten las ondas gravitacionales de baja frecuencia que los astrónomos han estado buscando.
«Ahora finalmente tenemos evidencia sólida de que muchos de estos binarios extremadamente masivos y cercanos existen. Una vez que los dos agujeros negros se acerquen lo suficiente como para ser vistos por los conjuntos de sincronización de púlsares, nada podrá evitar que se fusionen en solo unos pocos millones de años». lucas kelleyprofesor adjunto asistente de astronomía en la Universidad de California, Berkeley, y presidente del grupo de astrofísica de NANOGrav, en un comunicado.
Intensos procesos físicos que ocurrieron después de la Big Bang también podría contribuir al fondo de ondas gravitacionales. A medida que los equipos combinen sus conjuntos de datos y continúen con sus observaciones, investigarán con más detalle las propiedades de los pares de agujeros negros gigantes y tal vez incluso la física exótica en el universo primitivo.
«Nuestros datos combinados serán mucho más poderosos», dijo Taylor. «Estamos emocionados de descubrir qué secretos revelarán sobre nuestro Universo».
