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 Las cartas del diario astrofísico , proviene de un proyecto de EE. UU. Y Canadá llamado Observatorio de ondas gravitacionales de nanohercios de América del Norte NANOGrav.
Durante más de 13 años, los investigadores de NANOGrav han estudiado minuciosamente la luz que fluye de docenas de púlsares esparcidos por toda 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, segúnteoría, inunda 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 aproximadamente130 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 están buscando, en contraste, son más como el zumbido constante de una conversación en un cóctel lleno de gente.
Detectar ese ruido de fondo sería un logro científico importante, que abriría 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 muchoslas galaxias se fusionan con el tiempo.
"Estos primeros indicios tentadores 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 fusiones de agujeros negros supermasivos en galaxias de todo el universo", dijo Julie Comerford, una asociada.profesor 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 Sociedad Astronómica Estadounidense.
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 TimingFormación.
Simon dijo 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 onda, 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. "Estamos buscando ondas 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 púlsares. Estas estrellas colapsadas son los faros de la galaxia. Giran a velocidades increíblemente rápidas, enviando corrientes deradiación que se precipita hacia la Tierra en un patrón parpadeante que permanece prácticamente sin cambios durante eones.
Simon explicó que las ondas gravitacionales alteran el patrón constante de luz proveniente de los púlsares, tirando o apretando las distancias relativas que estos rayos viajan a través del espacio. Los científicos, en otras palabras, podrían ser capaces de detectar el fondo de la onda gravitacional simplemente monitoreando los púlsares paracambios correlacionados en el momento en que llegan a la Tierra.
"Estos púlsares giran tan rápido como la licuadora de su cocina", dijo. "Y estamos observando desviaciones en su sincronización de unos pocos cientos de nanosegundos".
Algo ahí
Para encontrar esa señal sutil, el equipo de NANOGrav se esfuerza por observar tantos púlsares como sea posible durante el mayor tiempo posible. Hasta la fecha, el grupo ha observado 45 púlsares 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 púlsares.
"Caminamos a través de cada uno de los púlsares uno por uno. Creo que todos esperábamos encontrar algunos que eran los más chiflados que arrojaban nuestros datos", dijo Simon. "Pero luego los revisamos 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 púlsares a su conjunto de datos y observarlos durante períodos más largos para determinar si en realidad es el fondo de la onda gravitacional en funcionamiento.
"Ser capaz de detectar el fondo de ondas gravitacionales será un gran paso, pero en realidad es solo el primer paso", dijo. "El segundo paso es identificar qué causa esas ondas y descubrir qué pueden decirnos sobre el universo".
NANOGrav es un Centro de Fronteras de Física de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Está codirigido por Maura McLaughlin de la Universidad de Virginia Occidental y Xavier Siemens de la Universidad Estatal de Oregón.
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