Los astrónomos escuchan por primera vez el coro celestial de las ondas gravitacionales
SOCIEDAD
Detectan por primera vez ondulaciones de baja frecuencia, un hallazgo excepcional que abre una nueva ventana para la comprensión del universo
29 jun 2023 . Actualizado a las 13:56 h.Es el gran rugido del cosmos. O, si se prefiere, un enorme coro celestial que resuena en todo el universo en distintas frecuencias que ha sido «escuchado» por primera vez por los astrónomos. Es el zumbido producido por ondas gravitacionales de baja frecuencia que oscilan en períodos de años a décadas creadas por colisiones entre agujeros negros supermasivos que transportan un millón de veces más energía que los eventos similares de alta frecuencia detectados en los últimos años desde los observatorios terrestres.
Esta nueva sinfonía, que revela por primera vez el fondo cósmico de ondas gravitacionales, las ondulaciones en el tejido espacio-tiempo predichas por Albert Einstein en 1916 y detectadas por primera vez en el 2015, abre una nueva ventana de observación del cosmos en un hallazgo extraordinario que se recoge en varios artículos publicados en la revista científica The Astrophisical Journal Letters. Este descubrimiento abre la puerta a desvelar misterios cruciales sobre el nacimiento y evolución de las galaxias, los agujeros negros y el universo en su totalidad. Es una nueva forma de observar, o quizás sería más preciso decir escuchar, el universo para descubrir sus secretos.
«Es como un coro, con todos estos pares de agujeros negros supermasivos resonando en diferentes frecuencias», dijo la coautora del estudio y científica del Observatorio Norteamericano de Nanohercios para Ondas Gravitacionales (NANOGrav) de Estados Unidos, Chiara Mingarelli. «Esta es la primera evidencia del fondo de ondas gravitacionales. Hemos abierto una nueva ventana de observación del universo», añadió. NANOGrav es una colaboración internacional de más de 70 instituciones, sobre todo de Estados Unidos., con financiación de la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF) de ese país.
El fondo de ondas gravitacionales es una especio de ruido cósmico sobre el que se ha teorizado durante mucha tiempo, pero que nunca se había detectado hasta ahora. Está formado por ondas gravitacionales de frecuencia ultrabaja, a diferencia de las de alta frecuencia que fueron descubiertas por primera vez en el 2015 por el instrumento terrestre LIGO. Estas últimas ondas oscilan varias veces por segundo, mientras que las que ahora se han descubierto, emitidas por agujeros negros binarios supermasivos en el centro de las galaxias, oscilan en escalas temporales de muchos años. Y a media que los agujeros negros chocan en el universo, estas ondas zumban y resuenan juntas en una especie de orquesta celestial.
Para llegar a este descomunal hallazgo de la ciencia fueron necesarios 15 años de trabajo y el desarrollo de una especie de laboratorio virtual del tamaño de nuestra galaxia. Los astrónomos convirtieron nuestro sector de la Vía Láctea en una enorme antena de ondas gravitacionales para lo que utilizaron estrellas exóticas llamadas púlsares, el remanente ultradenso del núcleo de una estrella masiva después de su desaparición en forma de supernova. Los púlsares giran muy rápidamente, hasta cientos o incluso miles de revoluciones por segundo, en un pulso constante y muy estable. Los pulsos de estos extraños objetos llegan a los telescopios en la Tierra a frecuencias tan predecibles que sirven como relojes cósmicos, casi tan precisos como los relojes atómicos más avanzados en la actualidad.
«Los púlsares son en realidad fuentes de radio muy débiles, por lo que necesitamos miles de horas al año en los telescopios más grandes del mundo para llevar a cabo este experimento», explica Maura McLaughlin, de la Universidad de West Virginia y codirectora de NANOGrav PFC. Los astrofísicos recopilaron datos de 68 púlsares y tras un análisis observaron tasas de pulsación que atribuyen a la distorsión del espacio-tiempo causada por un fondo estocástico de ondas gravitacionales. 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».
«Estamos usando un detector de ondas gravitacionales del tamaño de la galaxia que está hecho de estrellas exóticas (púlsares), lo que me deja boquiabierto», subrayó Scott Ramsom, coautor del trabajo y astrónomo del National Radio Astronomy Laboratory. «Nuestros datos anteriores nos dijeron que estábamos escuchando algo, pero no sabíamos qué. Ahora sabemos que es música proveniente del universo gravitatorio. A medida que sigamos escuchando es probable que podamos seleccionar las notas de los instrumentos que se tocan en esta orquesta cósmica».
La combinación de estos resultados sobre ondas gravitacionales de baja frecuencia, las más poderosas jamás medidas, junto con estudios de la estructura y evolución de las galaxias revolucionará la comprensión del universo. «El fondo de ondas gravitacionales es aproximadamente el doble de fuerte de lo que esperaba», resaltan los investigadores.
«Hemos estado trabajando en esta misión durante los últimos 15 años para encontrar un zumbido de ondas gravitacionales de tono bajo que resuene en todo el universo y que se extienda a través de nuestra galaxia para deformar el tejido espacio-tiempo de una manera medible», destacó el presidente de NANOGrav, Stephen Taylor, de la Universidad de Vanderbilt.
NANOGrav espera ser capaz en el futuro de identificar parejas de agujeros negros supermasivos rastreando las ondas gravitacionales que emiten, e incluso rastros de ondas producidas al comienzo del universo.
Este mismo fenómeno fue observado de forma conjunto por equipos de Europa, Australia y China. La colaboración conjunta es la que se recoge en los artículos publicados en The Astrophisical Journal Letters.