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| FAST ayuda a encontrar pruebas clave de la existencia de ondas gravitacionales en nanohercios gracias a su alta sensibilidad. Crédito: NAOC del CAS |
Se cree que las ondas gravitacionales de baja frecuencia son producidas por enormes agujeros negros situados en el centro de las galaxias, con una masa miles de millones de veces superior a la de nuestro Sol, que giran lentamente uno alrededor del otro y tardan millones de años en fusionarse. Se cree que las ondas gravitacionales de mayor frecuencia son producidas por pares de agujeros negros más pequeños que giran rápidamente uno alrededor del otro en los últimos segundos antes de colisionar.
Los científicos han descubierto la primera prueba de que las ondas gravitacionales, que ondulan el espaciotiempo, están impregnando el fondo de nuestro cosmos y de la Tierra. Se cree que los pares de agujeros negros supermasivos que se mueven tranquilamente en espiral antes de combinarse son la fuente principal de las ondas, que oscilan muy lentamente a lo largo de muchos años o incluso décadas.
El estudio ha sido posible gracias a los 15 años de observaciones realizadas por el Observatorio Norteamericano de Nanohercios para Ondas Gravitacionales (NANOGrav). Se cree que NANOGrav ha captado un zumbido colectivo de ondas gravitacionales procedentes de muchos pares de agujeros negros supermasivos en fusión repartidos por todo el universo.
Katerina Chatziioannou, miembro del equipo de NANOGrav y profesora adjunta de Física en Caltech, declaró: "La gente compara esta señal más con un murmullo de fondo que con los gritos que capta LIGO".
El conjunto de temporización de púlsares es otro nombre para la red de púlsares de NANOGrav. Los púlsares, creados al explotar estrellas enormes, emiten faros luminosos que giran rápidamente a intervalos regulares. Pasan a un ritmo predecible, como las balizas de un faro. Se pueden predecir con una precisión de decenas de nanosegundos. En algunos casos, son tan precisos como los relojes atómicos.
Patrick Meyers, miembro del equipo NANOGrav e investigador postdoctoral asociado en Caltech, afirma: "Son como faros que pasan regularmente. Se puede predecir la sincronización a un nivel de decenas de nanosegundos. En algunos casos tienen el mismo nivel de precisión que los relojes atómicos".
Las ondas gravitatorias estiran y comprimen ligeramente el espaciotiempo a medida que se desplazan por el universo. La sincronización de los destellos de luz de los púlsares puede retrasarse o adelantarse debido a este estiramiento y constricción, lo que puede hacer que la distancia entre la Tierra y un púlsar concreto se desplace minúsculamente. El equipo de científicos creó programas informáticos para examinar la temporización de los pares de púlsares de su red y buscar el zumbido de las ondas gravitacionales como fuente de ruido de fondo.
Joseph Lazio, miembro del equipo NANOGrav y científico principal del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL), declaró: "Imagínense montones de ondulaciones en un océano procedentes de pares de agujeros negros supermasivos dispersos. Ahora, estamos sentados aquí en la Tierra, que actúa como una boya junto con los púlsares, y tratamos de medir cómo cambian las ondulaciones y hacen que las otras boyas se acerquen o alejen de nosotros".
Michele Vallisneri, miembro del equipo NANOgrav e investigador científico principal del JPL, declaró: "Para desentrañar el fondo de ondas gravitacionales, tuvimos que precisar una multitud de efectos confusos, como el movimiento de los púlsares, las perturbaciones debidas a los electrones libres de nuestra galaxia, las inestabilidades de los relojes de referencia de los radioobservatorios e incluso la ubicación precisa del centro del sistema solar, que determinamos con ayuda de las misiones Juno y Cassini de la NASA."
Fuentes, créditos y referencias: