¿Qué son las ondas gravitacionales?
Las ondas gravitacionales son cambios en el campo gravitacional que se propagan.
Onda gravitacional polarizada
En la teoría general de la relatividad, así como enLa mayoría de los demás modernos indican que las ondas gravitacionales surgen del movimiento de cuerpos masivos con aceleración variable. Las ondas gravitacionales se propagan libremente en el espacio a la velocidad de la luz. Son de tamaño muy pequeño y difíciles de registrar.
Las ondas gravitacionales se descubrieron por primera vez.En septiembre de 2015, dos detectores gemelos del observatorio LIGO detectaron ondas gravitacionales probablemente resultantes de la fusión de dos agujeros negros y la formación de otro agujero negro masivo en rotación.
Cualquier estrella doble mientras sus componentes giranalrededor de un centro de masa común pierde energía (como se supone, debido a la radiación de ondas gravitacionales) y finalmente se fusiona. Pero para las estrellas dobles ordinarias, no compactas, este proceso lleva mucho tiempo, mucho más que la edad actual del Universo.
Si el sistema doble compacto consta depares de estrellas de neutrones, agujeros negros o una combinación de ambos, la fusión puede ocurrir en unos pocos millones de años. Primero, los objetos se acercan y su período orbital disminuye. Luego, en la etapa final, se produce una colisión y un colapso gravitacional asimétrico. Este proceso dura una fracción de segundo y durante este tiempo se libera energía en radiación gravitacional, que, según algunas estimaciones, es más del 50% de la masa del sistema.
¿Cómo se encuentran las ondas gravitacionales?
Es bastante difícil detectar ondas gravitacionales debido a su debilidad. Los dispositivos para registrarlos son detectores de ondas gravitacionales. Se han realizado intentos de detección desde finales de la década de 1960.
Ondas gravitacionales de amplitud detectable.Nacen durante el colapso de un doble púlsar. Eventos similares ocurren en las cercanías de nuestra galaxia aproximadamente una vez por década. Las fuentes más fuertes y frecuentes de ondas gravitacionales para los telescopios y antenas gravitacionales son catástrofes asociadas con el colapso de sistemas binarios en galaxias cercanas. Se espera que en un futuro próximo se registren varios eventos similares por año en detectores gravitacionales mejorados, distorsionando la métrica en las proximidades de la Tierra en 10−21—10−23.
Dos cuerpos que se mueven en órbitas circulares alrededor de un centro de masa común
Nuevas formas de detectar ondas gravitacionales
En 2017, los científicos que realizaron un experimento bajoEl Observatorio de Ondas Gravitacionales Interferométricas Láser (LIGO) ganó el Premio Nobel de Física por la primera detección directa de ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos agujeros negros a unos 1.300 millones de años luz de la Tierra. Las ondas generadas por esta colisión violaron el fondo de ondas gravitacionales del Universo y alcanzaron la Tierra.
Además de las fuertes perturbaciones de una sola vez,que los astrofísicos ya han aprendido a arreglar, existe el llamado fondo de ondas gravitacionales: un flujo constante de radiación gravitacional que, según la teoría, lava constantemente la Tierra.
Otra oportunidad para detectar el fondode ondas gravitacionales que llenan el Universo es un cronometraje muy preciso de púlsares distantes - un análisis del tiempo de llegada de sus impulsos, que cambian de forma característica bajo la acción de ondas gravitacionales que atraviesan el espacio entre la Tierra y el púlsar.
A partir de 2013, se estima que la precisión del tiempo esEs necesario aumentar aproximadamente un orden de magnitud para poder detectar ondas de fondo de muchas fuentes en nuestro Universo, y esta tarea podrá resolverse antes de que finalice la década. Pero el paso de una onda gravitacional debería cambiar ligeramente, en unos pocos nanosegundos, el momento en que se registran estas llamaradas. Por lo tanto, al seguir con precisión la sincronización de los púlsares distantes, es teóricamente posible detectar el fondo de ondas gravitacionales de la galaxia. Así lo confirman los resultados preliminares del proyecto NANOGrav.
¿Qué nuevas ondas gravitacionales han encontrado los científicos?
Los científicos dijeron que pudieron detectar signos de radiación gravitacional constante que atraviesa el Universo y distorsiona la estructura del espacio-tiempo.
Encontramos una señal fuerte en nuestro conjunto de datos. Todavía no podemos decir que se trate de ondas gravitacionales de fondo, pero nuestro objetivo se está acercando.
Joseph Simon, astrofísico y autor principal del artículo.
Según los autores, ningún otro observatoriocapaces de detectar ondas gravitacionales de fondo, porque se centran en buscar eventos únicos que duran varios segundos. Como parte del experimento, los científicos han estado rastreando 45 púlsares durante varios años y ya han encontrado signos de ligeros cambios en su frecuencia. Los púlsares se pueden comparar con los faros galácticos que están constantemente en el mismo lugar.
Buscamos olas que duren años o décadas.Según la teoría, las fusiones galácticas y otros eventos cosmológicos provocan un estallido constante de enormes ondas gravitacionales. Se necesitan años o incluso más para que una de esas ondas pase por la Tierra. Por esta razón, ningún otro experimento existente puede detectarlos directamente.
Joseph Simon, astrofísico y autor principal del artículo.
Las ondas de gravedad que pasan cambianun patrón estable de luz que emana de los púlsares, aumentando o contrayendo las distancias relativas que estos rayos viajan a través del espacio. En otras palabras, los científicos pueden detectar teóricamente el fondo de las ondas gravitacionales al rastrear cambios correlacionados en el tiempo de llegada de la radiación de púlsar a la Tierra.
¿Qué están haciendo estas ondas gravitacionales?
Las ondas gravitacionales que pasan cambianun patrón estable de luz que emana de los púlsares, aumentando o comprimiendo las distancias relativas que estos rayos viajan a través del espacio. En otras palabras, los científicos podrían, en teoría, detectar el fondo de las ondas gravitacionales siguiendo los cambios correlacionados en los tiempos de llegada de la radiación del púlsar a la Tierra. Sin embargo, esto no es suficiente para sacar conclusiones definitivas. Por ello, los astrónomos han anunciado planes para crear IPTA, una red de instrumentos que permitirá detectar tales desviaciones en un gran número de púlsares.
La detección del fondo de ondas gravitacionales seráUn gran paso adelante, pero sólo un primer paso. La siguiente etapa será el descubrimiento de sus fuentes y, luego, todo lo nuevo que puedan decirnos sobre el Universo.
Joseph Simon, astrofísico y autor principal del artículo.
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