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Tecnologia

Descifrando el murmullo del espacio-tiempo mediante pulsos en el cosmos

today12 de diciembre de 2024 5

Fondo
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Hace más de un siglo, Albert Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales en el marco de su teoría de la Relatividad General. Estas ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo, generadas por fenómenos cósmicos extremos, permanecieron fuera de nuestro alcance hasta que el avance en la tecnología, el ingenio y la colaboración internacional nos permitieron detectarlas.

En 2015, el observatorio LIGO realizó la primera detección directa de ondas gravitacionales. Estas provenían de la colisión de dos agujeros negros, un evento tan violento que convirtió casi de manera instantanea, una masa equivalente a tres veces el Sol en energía, misma que puso a reverberar al Universo. Los interferómetros como LIGO funcionan detectando cambios minúsculos en la distancia entre espejos separados por kilómetros, provocados por las ondas al pasar por la Tierra. Este método es tan preciso que puede detectar variaciones menores al diámetro de un protón, que son más o menos las producidas por ese evento en 2015. Desde entonces LIGO ha sido capaz de detectar muchas otras colisiones de este tipo de agujeros negros, relativamente poco masivos.

Sin embargo, no todas las ondas gravitacionales se originan en eventos catastróficos y breves. Algunas, como las generadas por la interacción de agujeros negros supermasivos en los centros de galaxias, producen un zumbido constante, conocido como el “fondo de ondas gravitacionales”. Este zumbido es extremadamente débil y las ondas gravitacionales que generan son sumamente grandes, tan grandes que los detectores como LIGO se quedan cortos, pero puede detectarse de manera indirecta mediante un ingenioso método que aprovecha los pulsares: estrellas de neutrones que emiten pulsos regulares de radiación.

Los pulsares actúan como relojes naturales, emitiendo pulsos de manera tan precisa que cualquier desviación en sus tiempos de llegada a la Tierra puede revelar la presencia de ondas gravitacionales. Arreglos de radiotelescopios, como el NANOGrav a nivel global o MeerKAT en Sudáfrica, monitorean decenas de estos pulsares repartidos por nuestra galaxia. Al analizar las sutiles irregularidades en sus señales, el año pasado una colaboración internacional de científicos anunció que habían detectado por primera vez este murmullo constante del tejido del espacio-tiempo a gran escala.

La semana pasada, el radiotelescopio MeerKAT publicó un avance notable: el primer mapa de estas señales de fondo. Este mapa refuerza la hipótesis de que las ondas provienen de la interacción de agujeros negros supermasivos. Además, se detectó una anomalía que podría indicar la presencia de una fuente cercana de ondas gravitacionales en el hemisferio sur celeste. Sin embargo, es posible que este hallazgo pueda estar sesgado por las limitaciones observacionales de MeerKAT, ya que solo puede estudiar regiones visibles desde Sudáfrica y el monitoreo que han hecho de los pulsares es por un tiempo menor que las otras colaboraciones internacionales.

Estos descubrimientos, que combinan predicciones centenarias con tecnología de punta y métodos innovadores, subrayan el poder de la astrofísica moderna. A través de las ondas gravitacionales, no solo observamos el Universo, sino que al “escuchar” su murmullo, podemos comprender de mejor manera su naturaleza.

Colaboraciones internacionales

El observatorio LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales por interferometría láser) se ubica en dos sitios distintos dentro de Estados Unidos y es financiado por instituciones en ese país y en Reino Unido, Alemania y Australia. Mantiene colaboraciones activas con los observatorios de ondas gravitacionales Virgo en Italia y KAGRA en Japón.

El observatorio NANOGrav (Observatorio norteamericano de ondas gravitacionales en nanohertz) es un consorcio de varios observatorios en Estados Unidos y Canadá, que forma parte de la colaboración internacional de arreglos de pulsares, International Pulsar Timing Array, que incluye observatorios en Europa, Australia e India, además del consorcio norteamericano.

El observatorio MeerKAT es un arreglo de radio antenas localizado en Sudáfrica. Forma parte de los radio observatorios precursores del Square Kilometer Array, o el Arreglo de un kilómetro cuadrado, una organización intergubernamental y colaboración internacional que construirá dos radio observatorios enormes, uno en Sudáfrica y el otro en Australia.

Sobre el IRyA, UNAM

El Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM (IRyA) es una entidad académica de la UNAM Campus Morelia que realiza investigación de alto nivel e impacto en las áreas de Medio Interestelar, Formación Estelar, Estrellas Evolucionadas, Altas Energías, Dinámica y Estructura Galáctica, Astronomía Extragaláctica y Cosmología. También participa en la formación de recursos humanos de alto nivel, y mantiene un estrecho contacto con la sociedad a través de diversos programas de divulgación.

Escrito por VOX

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