NASA: escuchar a las ondas gravitacionales usando los púlsares

Uno de los más espectáculos logros en la física hasta el momento en nuestro siglo ha sido la observaciones de las ondas gravitacionales, ondulaciones en el espacio-tiempo que resultan de masas acelerando en el espacio, indica la agencia espacial NASA en un artículo difundido en su página web.

Hasta ahora ha habido 5 detecciones de ondas gravitacionales gracias al LIGO y más recientemente al detector Virgo de Europa. Utilizando estas instalaciones, los científicos han sido capaces de precisar las extremadamente señales sutiles de agujeros negros relativamente pequeños, o como en octubre, de estrellas de neutrones.

Pero hay objetos fusionados mucho más grandes cuyas señales de ondas gravitacionales aún no se han detectado: agujeros negros supermasivos, más de 100 millones de veces más masivos que nuestro Sol.

AGUJEROS NEGROS SUPERMASIVOS ‘RUGEN’ EN EL COSMOS

La NASA explica que la mayoría de las galaxias grandes tienen un agujero negro supermasivo central. Cuando las galaxias colisionan, sus agujeros negros centrales tienden a girar en espiral uno hacia el otro, liberando ondas gravitacionales en su danza cósmica.

Así como un animal grande como un león produce un rugido más profundo que el chirrido de un pequeño ratón, la fusión de los agujeros negros supermasivos crea ondas gravitacionales de baja frecuencia que los agujeros negros relativamente pequeños que LIGO y experimentos similares en tierra han detectado, comparó la NASA.

“Observar las ondas gravitacionales de baja frecuencia sería similar a poder escuchar cantantes de bajo, no solo sopranos”, sostuvo Joseph Lazio, científico en jefe de Deep Space Network de la NASA y coautor de un nuevo estudio en Nature Astronomy.

LOS PÚLSARES, ‘FANTASMAS’ DE ESTRELLAS MUERTAS

Para explorar esta área desconocida de la ciencia de ondas gravitacionales, los investigadores no miran las máquinas hechas por humanos, sino a un experimento natural en el cielo llamado matriz de sincronización de púlsares.

Los púlsares son densos remanentes de estrellas muertas que regularmente emiten rayos de ondas de radio, por lo que algunos los llaman “faros cósmicos”, destaca la NASA. Debido a que su pulso rápido de emisión de radio es tan predecible, se puede usar una gran variedad de púlsares bien entendidos para medir anormalidades extremadamente sutiles, como las ondas gravitacionales, consideró la NASA.

LA FUSIÓN DE LOS MONSTRUOS CÓSMICOS

El nuevo estudio de Nature Astronomy – citado por la NASA – se refiere a los agujeros negros supermasivos binarios, sistemas de dos de estos monstruos cósmicos. Por primera vez, los investigadores estudiaron el universo local en busca de galaxias que pudieran albergar estos binarios, y luego predijeron qué pares de agujeros negros son más probables para fusionarse y detectarse mientras lo hacen. El estudio también estima cuánto tiempo llevará detectar una de estas fusiones.

“Al expandir nuestro conjunto de temporización de púlsar en los próximos 10 años, hay una gran probabilidad de detectar ondas gravitatorias desde al menos un *agujero negro supermasivo binario”, dijo Chiara Mingarelli, autora principal del estudio.

CÓMO SE HIZO EL ESTUDIO

Mingarelli y sus colegas utilizaron datos del sondeo del cielo entre 1997 a 2001, y las tasas de fusión de galaxias del proyecto de simulación Illustris, un esfuerzo para realizar simulaciones cosmológicas a gran escala. En su muestra de alrededor de 5.000 galaxias, los científicos encontraron que alrededor de 90 tendrían agujeros negros supermasivos que probablemente se fusionarían con otro agujero negro.

Mientras que LIGO y experimentos similares detectan objetos en los segundos finales antes de que se fusionen, las matrices de sincronización de púlsar son sensibles a las señales de ondas gravitacionales de los agujeros negros supermasivos que se mueven en espiral uno hacia el otro y no se combinan durante millones de años. Esto se debe a que las galaxias se fusionan cientos de millones de años antes de que los agujeros negros centrales que albergan se combinen para formar un gigantesco agujero negro supermasivo, explica la NASA.

EL TAMAÑO IMPORTA

Los investigadores también descubrieron que, aunque las galaxias más grandes tienen agujeros negros más grandes y producen ondas gravitacionales más fuertes cuando se combinan, estas fusiones también ocurren rápidamente, acortando el período de tiempo para la detección.

Un ejemplo dado por la NASA son los agujeros negros que se fusionan en la gran galaxia M87 y que tendrían una ventana de detección de 4 millones de años. Por el contrario, en la más pequeña Galaxia Sombrero, las fusiones de agujeros negros suelen durar unos 160 millones de años, ofreciendo más oportunidades para las matrices de sincronización de púlsar para detectar ondas gravitacionales.

Las fusiones de agujeros negros generan ondas gravitatorias porque, a medida que se orbitan entre sí, su gravedad distorsiona el tejido del espacio-tiempo, enviando ondas hacia afuera en todas las direcciones a la velocidad de la luz. Según la NASA, estas distorsiones realmente cambian la posición de la Tierra y los púlsares ligeramente, dando como resultado una señal característica y detectable de la serie de faros celestes.

“Una diferencia entre cuándo deberían llegar las señales de los púlsares, y cuándo llegan, puede señalar una onda gravitacional”, manifestó Mingarelli. “Y dado que los púlsares que estudiamos están a unos 3.000 años luz de distancia, actúan como un detector de ondas gravitacionales a escala galáctica”, añadió según la página web de la NASA.

Debido a que todos los agujeros negros supermasivos son tan distantes, las ondas gravitatorias, que viajan a la velocidad de la luz, tardan mucho tiempo en llegar a la Tierra. Este estudio analizó los agujeros negros supermasivos a unos 700 millones de años luz, lo que significa que las ondas de una fusión entre dos de ellos tardarían tanto tiempo en ser detectadas aquí por los científicos.

¿Y LA VÍA LÁCTEA?

Aún quedan muchas preguntas abiertas sobre cómo se fusionan las galaxias y qué sucederá cuando la Vía Láctea se acerque a Andrómeda, la galaxia cercana que colisionará con la nuestra en unos 4 mil millones de años.

“Detectar ondas gravitacionales a partir de fusiones de agujeros negros de mil millones de masa solar ayudará a desbloquear algunos de los rompecabezas más persistentes en la formación de galaxias”, consideró Leonidas Moustakas, un científico investigador del JPL de la NASA que escribió un artículo en la revista News and Views.

SOBRE NASA

DATOS CLAVES SOBRE AGUJEROS NEGROS…

¿Qué es un agujero negro? Son llamados también ‘hoyos negros’ y son regiones finitas del espacio que genera un campo gravitorio del cual ninguna partícula, ni siquiera la luz, puede escapar.

Los agujeros negros, de acuerdo a su masa se clasifican en tres tipos: los supermasivos, los de masa estelar y los micro agujeros negros.

Se cree que en el centro de la mayoría de las galaxias hay agujeros negros supermasivos.

NASA: lo que debes saber sobre los agujeros negros | FOTOS

DATOS CLAVES SOBRE LA NASA

La NASA es la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos.

Fue fundada por el presidente Dwight D. Einsenhower en 1958 con una orientación civil.

Entre los éxitos más importantes de la nasa se encuentran las misiones Apolo que llegaron a la Luna. Actualmente apoya la Estación Espacial Internacional, mientras explora otros planetas, estrellas, siendo su objetivo más inmediato Marte, el planeta rojo.

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