Nuevos avances en ondas gravitacionales

Los físicos han teorizado la posibilidad hipotética de generar ondas gravitacionales primordiales resonantemente dentro de la física de altas energías, cuando el universo estaba en su más temprana edad.

El método principal para explorar el origen del universo que se utiliza actualmente, es la búsqueda de ondas gravitatorias primordiales, cuya magnitud está directamente determinada por la escala de energía del universo temprano. Por lo tanto, capturar ondas gravitacionales primordiales se ha convertido casi en la única oportunidad para que los humanos alcancen una nueva física a escalas de alta energía más allá del modelo estándar de física de partículas. Las señales de ondas gravitacionales pueden amplificarse mediante resonancia paramétrica de 4 a 6 órdenes de magnitud o más a través de este fenómeno, ya que originalmente son invisibles y luego es probable que sean probadas por detectores de ondas gravitacionales primordiales, validando así algunos modelos teóricos del universo temprano que son "inaccesibles" en las ventanas de observación tradicionales.

Los físicos han teorizado la posibilidad hipotética de generar ondas gravitacionales primordiales resonantemente dentro de la física de altas energías, cuando el universo estaba en su más temprana edad.

Las ondas gravitacionales son perturbaciones del espacio tiempo que se propagan a la velocidad de la luz. Se generan a amplitudes detectables en algunos de los fenómenos más violentos del universo, como las colisiones de agujeros negros. Tales ondas constituyen una consecuencia inevitable de la teoría de la relatividad general de Einstein. Sin embargo, y a pesar de décadas de búsqueda experimental, hasta hace poco no habían sido detectadas de forma directa.

La primera onda gravitacional detectada en la Tierra fue generada por una colisión de agujeros negros de 36 y 29 masas solares ocurrida a 1300 millones de años luz de distancia. Las deformaciones del espacio tiempo creadas por aquel cataclismo pueden apreciarse en una simulación por ordenador, creada por el grupo de LIGO de la Universidad de las Islas Baleares.

El fenómeno que Albert Einstein predijo hace más de 100 años y que fue observado por primera vez en 2015, registró un nuevo récord el pasado noviembre de 2021 cuando se detectó un gran número de ondas gravitacionales.

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Una reciente investigación de los observatorios LIGO, en Estados Unidos; Virgo, en Italia, y KAGRA en Japón, en la que participaron cientos de científicos, afirma haber detectado la mayor cantidad de ondas gravitacionales registradas hasta la fecha. Este hallazgo puede ayudar a resolver algunos de los enigmas más complejos del universo, incluyendo los componentes fundamentales de la materia y el funcionamiento del espacio y el tiempo.

Las ondas gravitacionales deforman el espacio-tiempo. "Esta es realmente una nueva era para la detección de ondas gravitacionales", dijo en un comunicado Susan Scott, investigadora del Centro de Astrofísica Gravitacional de la Universidad Nacional de Australia y una de las autoras del estudio. "Es un gran avance en nuestra búsqueda para descubrir los secretos de la evolución del universo", dijo la experta. "Es algo que nadie había visto antes". Con este anuncio, el "futuro de la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA es muy prometedor"

El método principal para explorar el origen del universo que se utiliza actualmente, es la búsqueda de ondas gravitatorias primordiales, cuya magnitud está directamente determinada por la escala de energía del universo temprano. Por lo tanto, capturar ondas gravitacionales primordiales se ha convertido casi en la única oportunidad para que los humanos alcancen una nueva física a escalas de alta energía más allá del modelo estándar de física de partículas.

Las señales de ondas gravitacionales pueden amplificarse mediante resonancia paramétrica de 4 a 6 órdenes de magnitud o más a través de este fenómeno, ya que originalmente son invisibles y luego es probable que sean probadas por detectores de ondas gravitacionales primordiales, validando así algunos modelos teóricos del universo temprano que son "inaccesibles" en las ventanas de observación tradicionales.

En estos métodos de exploración hay límites para la obtención de resultados, ya que, si la inflación cósmica se produjo en la zona desértica de la física de altas energías, la amplitud de las ondas gravitacionales primordiales será demasiado pequeña para ser detectada haciendo casi “imposible" buscar ondas gravitacionales primordiales en esta escala de energía.

En el nuevo trabajo, publicado en Physical Review Letters, el equipo de investigación dirigido por Cai Yifu y Misao Sasaki de la Universidad de Tokio, introdujo un campo magnético pesado con un comportamiento de resonancia paramétrica para acoplarse de forma no lineal con ondas gravitacionales primordiales, proporcionando así una fuente de energía adecuada para la amplificación resonante de las ondas gravitacionales primordiales.

Esta nueva teoría puede adaptarse perfectamente a las observaciones cosmológicas actuales. Los investigadores confirman que las propiedades dinámicas especiales de la evolución de fondo de la inflación cósmica pueden garantizar que el campo pesado recién introducido apenas pueda interferir con las perturbaciones de densidad primordial observadas.

Con esta investigación se consigue un gran aporte a los experimentos de ondas gravitacionales primordiales presentes y futuros en todo el mundo, y por otro lado abre una nueva ventana para buscar nueva física de alta energía más allá del modelo estándar de física de partículas.

Esta nueva teoría puede adaptarse perfectamente a las observaciones cosmológicas actuales.

 

Fuente: https://www.europapress.es/ciencia/astronomia/noticia-avance-busqueda-ondas-gravitacionales-primordiales-20220104105226.html

 

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.

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