Esta imagen conceptual de la NASA muestra un agujero negro supermasivo rodeado por un disco de gas. Incrustados en este disco hay dos agujeros negros más pequeños que pueden haberse fusionado para formar un nuevo agujero negro.
Utilizando una colección de relojes cósmicos –los púlsares– distribuidos por nuestra galaxia, y enormes radiotelescopios para observarlos, el Observatorio de Nanohercios de Ondas Gravitacionales de América del Norte (NANOGrav) ha descubierto una nueva y fascinante sinfonía del universo.
Las ondas gravitacionales identificadas de este modo son, con diferencia, las más potentes registradas hasta la fecha, llevando consigo alrededor de un millón de veces más energía que las explosiones de ondas gravitacionales resultantes de las fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones detectadas por experimentos como LIGO.
Además, es la primera vez que se detecta este fondo estocástico, producido por ondas gravitacionales de baja frecuencia que forman «una sopa de distorsiones espacio-temporales que permea el universo entero», según explica en una nota de prensa el NANOGrav, en el que participan expertos de 70 instituciones diferentes.
Hasta la fecha, sólo se habían identificado ondas gravitacionales producidas por eventos específicos, tales como la fusión de dos agujeros negros o dos estrellas de neutrones. Sin embargo, se especulaba que una sutil vibración de fondo debía impregnar el universo, la cual sería el resultado de la superposición de múltiples fuentes de ondas gravitacionales. Estas ondas se esperaría que fueran especialmente generadas por la fusión de agujeros negros de gran escala, conocidos como supermasivos, los cuales residen en el núcleo de la mayoría de las galaxias.
¿QUÉ SON LAS ONDAS GRAVITACIONALES?
Las ondas gravitacionales, originalmente predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein, son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo producidas por la aceleración de objetos masivos. Sin embargo, la detección de estas ondas a baja frecuencia, que oscilan durante años o incluso décadas, requiere de un detector mayor que la propia Tierra.
Aquí es donde entran en juego las estrellas exóticas conocidas como púlsares.
Los púlsares son restos ultradensos del núcleo de una estrella masiva que ha explotado en una supernova. Estas estrellas giran rápidamente, lanzando haces de ondas de radio que se perciben desde la Tierra como pulsos. Los púlsares de milisegundos, los más rápidos, pueden girar cientos de veces por segundo. Estos pulsos son muy estables, lo que los convierte en cronómetros cósmicos precisos.
¿CÓMO SE HA LOGRADO?
Durante 15 años, NANOGrav ha recolectado datos de 68 púlsares, formando un detector llamado Pulsar Timing Array (matriz de Temporización de Púlsares). Observaciones realizadas en el Observatorio de Arecibo en Puerto Rico, el Telescopio de Green Bank en Virginia Occidental y el Very Large Array en Nuevo México han proporcionado una ventana hacia las ondas gravitacionales de baja frecuencia.
Observatorio de Arecibo en Puerto Rico.
Einstein predijo cómo las ondas gravitacionales deberían afectar las señales de los púlsares. Estas ondas distorsionan el espacio-tiempo, alterando la temporización de cada pulso de manera predecible. Imagina las ondas que se forman en el agua cuando lanzas una roca. Pues después de 15 años de observaciones de púlsares, NANOGrav ha descubierto las primeras evidencias de la presencia de estas ondas gravitacionales.
Un posible origen de estas ondas es de los pares de agujeros negros supermasivos, con masas de millones o incluso miles de millones de veces la masa de nuestro Sol. Al orbitar uno alrededor del otro, generan ondas gravitacionales de baja frecuencia. Cuando dos galaxias se fusionan, los agujeros negros de cada una terminan en el centro de la nueva galaxia, orbitándose mutuamente durante largo tiempo después de la fusión inicial.
Los científicos esperan que las señales de ondas gravitacionales de estos gigantes se solapen, como voces en una multitud o instrumentos en una orquesta, produciendo un zumbido generalizado. Este patrón único es lo que NANOGrav ha buscado durante casi 20 años, y lo que ahora han encontrado.
POSIBLES IMPLICACIONES
La detección de este «zumbido» cósmico ofrece perspectivas sobre cómo crecen y se fusionan los agujeros negros supermasivos, sugiriendo que debe haber cientos de miles, tal vez incluso millones, de estos agujeros negros binarios en el universo.
El descubrimiento de NANOGrav también promete revolucionar nuestra comprensión del universo a múltiples escalas, desde cómo colisionan las galaxias y qué impulsa a los agujeros negros a fusionarse, hasta qué tipo de partículas exóticas pueden existir en nuestro universo. La exploración de este «zumbido» ayudará a esclarecer cómo evolucionó el universo, ofreciendo una visión de cómo se formó el universo en sí mismo.
Por tanto, estamos ante un hito en la investigación astronómica, que promete no sólo revelar la misteriosa danza de los agujeros negros supermasivos, sino también desvelar las notas ocultas de la sinfonía cósmica.
Fuente: National Geographic | Ciencia
