Descubierto un nuevo método de detección de ondas gravitacionales

Las ondas gravitacionales fueron descubiertas en 2016 y desde entonces la búsqueda de nuevos ejemplos de este fenómeno se ha intensificado, sin embargo, esto no es una tarea fácil.

 

Los científicos utilizan radiotelescopios, pero estos cuentan con algunas limitaciones que dificultan mucho el hallazgo de nuevas ondas gravitacionales. Pese a todas estas dificultades, ahora un equipo internacional de científicos ha publicado un estudio en el que demuestran que quizás sea el momento de que a las ondas de radio se unan los rayos gamma. Y es que un telescopio basado en la detección de este tipo de radiación, el Fermi, podría tener la clave para acabar con esas incómodas limitaciones.

Esta propuesta es muy importante, pues las ondas gravitacionales son una herramienta esencial para ayudarnos a entender fenómenos tan impresionantes como la fusión de dos agujeros negros supermasivos. Con las ondas gravitacionales se puede desentrañar parte del misterio que rodea a los agujeros negros.

Según lo explican los científicos en un reciente estudio, harían falta unos cinco años para poner la tecnología a punto. La espera valdrá la pena.

Para explicar lo que son las ondas gravitacionales lo podemos describir como el proceso que se genera cuando dos agujeros negros se desplazan abruptamente hacia el centro de su galaxia. En el centro de la mayoría de galaxias hay un agujero negro supermasivo.

Hoy sabemos con certeza que existen, pues fueron detectadas en 2016, pero hasta entonces solo eran una teoría. Una teoría con mucha historia.

Albert Einstein fue el primero en proponer la existencia de las ondas gravitacionales como tales en su Teoría General de la Relatividad, en 1916. No obstante, según explicó en 2016 el doctor Antonio López Maroto en un comunicado de prensa, ocho años antes Henri Poincaré ya había planteado que “las órbitas planetarias deberían perder energía por emisión de radiación del propio campo gravitatorio”. Incluso Pierre-Simon Laplace había señalado algo parecido en 1776.

Ondas gravitacionales
Ondas gravitacionales

Hasta ese entonces todo esto era física teórica. La ciencia no disponía aún de las herramientas para demostrar la existencia de las ondas gravitacionales, por lo que fue necesario esperar mucho tiempo para comprobar si Einstein y los demás estaban en lo cierto.

El primer gran hito de esta historia nos remonta a 1967, cuando una estudiante de doctorado llamada Jocelyn Bell se encontraba analizando las señales detectadas por un radiotelescopio que ella misma había ayudado a construir. Su objetivo era buscar cuásares. Sin embargo, detectó unas señales periódicas que llamaron su atención, pues eran diferentes a cualquier otra que hubiese visto o sobre la que hubiese leído jamás. Se lo contó a su director de tesis, Antony Hewish, quien en un primer momento señaló que debía ser algún error instrumental. No obstante, ella insistió hasta demostrar que, efectivamente, estaba ante algo nuevo. Así fue como Jocelyn Bell descubrió los púlsares. Un hallazgo que, por cierto, le valió el premio Nobel a su director de tesis, pero no a ella.

Los púlsares son estrellas de neutrones que emiten una radiación muy intensa a periodos cortos y regulares. Pueden usarse para mapear el universo de muchas formas diferentes. Y también pueden ayudarnos a encontrar ondas gravitacionales.

En 1973 otros dos astrofísicos, Russell A. Hulse y Joseph H. Taylor, descubrieron por primera vez un púlsar binario. Es decir, un púlsar con un acompañante que puede ser otro púlsar, una enana blanca o una estrella de neutrones. Ambas estrellas giran una alrededor de la otra, pero con cada vuelta van perdiendo energía y orbitan cada vez más rápido. Esto solo podía deberse a que, efectivamente, había algo que estaba afectando a lo que de otro modo debería ser regular.

Desde entonces, esas modificaciones en el comportamiento de los púlsares se usan como método para detectar ondas gravitacionales. Con este fin se usan radiotelescopios, pues la radiación emitida por los púlsares se detecta con este tipo de instrumentos. Pero ahora los rayos gamma podrían tener también mucho que decir.

Tras el hallazgo de la primera onda gravitacional en 2016 se han encontrado algunas más, pero el proceso es bastante lento. Esto se debe en parte a que cuando las ondas de radio viajan desde los púlsares hasta la Tierra se topan con electrones que pueden alterar el modo en que finalmente son captadas por los radiotelescopios.

Un equipo internacional de científicos propuso usar el Telescopio Fermi, de la NASA, que en vez de ondas de radio detecta rayos gamma. Esta es la forma más energética de la luz y cuenta con la ventaja de que no se altera al toparse con electrones en su viaje a través del espacio. Por eso, puede ser una gran alternativa. Los autores de este estudio comprobaron que gracias a Fermi se pueden encontrar también esos púlsares que sirven como detector de ondas gravitacionales.

Creen que con solo cinco años de recopilación y análisis de datos de púlsares la tecnología de detección de rayos gamma podría estar lista para la búsqueda de ondas gravitacionales de una forma mucho más eficiente.

Referencia: 

THE FERMI-LAT COLLABORATION. A gamma-ray pulsar timing array constrains the nanohertz gravitational wave background. SCIENCE 2022.  DOI: 10.1126/science.abm3231

 

 

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

Continúa leyendo