A onda gravitacional detectouse directamente por primeira vez en 2015, despois dun século da súa predición pola Teoría Xeral da Relatividade de Einstein en 1916. Mais o fondo de ondas gravitacionais (GWB) continuo e de baixa frecuencia que se cre que está presente en todo o universo non se detectou directamente ata o de agora. Os investigadores do Observatorio Norteamericano de Ondas Gravitacionais en Nanohercios (NANOGrav) informaron recentemente da detección dun sinal de baixa frecuencia que podería ser un "fondo de ondas gravitacionais (GWB)".
A teoría xeral da relatividade proposta por Einstein en 1916 predí que os grandes eventos cósmicos, como as supernovas ou a fusión de buratos negros, deberían producir ondas gravitacionais que se propagan polo Universo . A Terra debería estar inundada de ondas gravitacionais de todas as direccións todo o tempo, pero estas non se detectan porque se volven extremadamente débiles cando chegan á Terra. Levou aproximadamente un século realizar unha detección directa das ondas gravitacionais cando, en 2015, o equipo LIGO-Virgo tivo éxito en detectar ondas gravitacionais producidas debido á fusión de dous buratos negros situados a unha distancia de 1.3 millóns de anos luz da Terra (1) . Isto tamén significaba que as ondas detectadas eran portadoras de información sobre o evento cósmico que tivo lugar hai uns 1.3 millóns de anos.
Desde a primeira detección en 2015, rexistráronse un bo número de ondulacións gravitacionais ata a data. A maioría delas debéronse á fusión de dous buratos negros , poucas á colisión de dúas estrelas de neutróns (2) . Todas as ondas gravitacionais detectadas ata o de agora foron episódicas, causadas por pares binarios de buratos negros ou estrelas de neutróns que xiraban en espiral e se fusionaban ou colisionaban entre si (3) e eran de alta frecuencia e lonxitude de onda curta (no rango de milisegundos).
Non obstante, dado que existe a posibilidade de que exista un gran número de fontes de ondas gravitacionais no universo , moitas ondas gravitacionais xuntas de todo o universo poden estar a pasar continuamente a través da Terra todo o tempo formando un fondo ou ruído. Este debería ser continuo, aleatorio e de onda pequena de baixa frecuencia. Estímase que algunha parte del pode incluso ter a súa orixe no Big Bang. Chamado Fondo de Ondas Gravitacionais (GWB), isto non se detectou ata o de agora (3).
Pero pode que esteamos a piques de acadar un gran avance: os investigadores do Observatorio Norteamericano de Ondas Gravitacionais en Nanohercios (NANOGrav) informaron da detección dun sinal de baixa frecuencia que podería ser "Fondo de Ondas Gravitacionais (GWB)" (4,5,6).
A diferenza do equipo LIGO-virgo, que detectou ondas gravitacionais de pares individuais de buratos negros , o equipo de NANOGrav buscou ondas gravitacionais "combinadas" persistentes, semellantes a ruído, creadas durante un período de tempo moi longo por innumerables buratos negros no universo . Centráronse nas ondas gravitacionais de "lonxitude de onda moi longa" no outro extremo do "espectro de ondas gravitacionais".
A diferenza da luz e doutras radiacións electromagnéticas, as ondas gravitacionais non se poden observar directamente cun telescopio.
O equipo de NANOGrav escolleu púlsares de milisegundos (MSP) que rotan moi rapidamente con estabilidade a longo prazo. Existe un patrón constante de luz procedente destes pulsadores que debería verse alterado pola onda gravitacional. A idea era observar e monitorizar un conxunto de púlsares de milisegundos (MSP) ultraestables para detectar cambios correlacionados no momento da chegada dos sinais á Terra, creando así un detector de ondas gravitacionais " do tamaño dunha galaxia " dentro da nosa propia galaxia . O equipo creou unha matriz de temporización de púlsares estudando 47 destes púlsares. O Observatorio de Arecibo e o Telescopio Green Bank foron os radiotelescopios utilizados para as medicións.
O conxunto de datos obtidos ata o momento inclúe 47 MSP e máis de 12.5 anos de observacións. En base a isto, non é posible demostrar de forma concluínte a detección directa de GWB aínda que os sinais de baixa frecuencia detectados o indican moito. Quizais, o seguinte paso sería incluír máis púlsares na matriz e estudalos durante máis tempo para mellorar a sensibilidade.
Para estudar o universo , os científicos dependían exclusivamente das radiacións electromagnéticas como a luz, os raios X, as ondas de radio , etc. Ao non estar relacionada en absoluto coa radiación electromagnética, a detección da gravitacional en 2015 abriu unha nova xanela de oportunidade para que os científicos estudasen os corpos celestes e comprendesen o universo , especialmente aqueles eventos celestes que son invisibles para os astrónomos electromagnéticos. Ademais, a diferenza da radiación electromagnética, as ondas gravitacionais non interactúan coa materia, polo que viaxan practicamente sen obstáculos levando información sobre a súa orixe e fonte libre de calquera distorsión. (3)
A detección de ondas gravitacionais de fondo (GWB) ampliaría aínda máis as oportunidades. Incluso podería ser posible detectar as ondas xeradas polo Big Bang, o que podería axudarnos a comprender mellor a orixe do universo .
***
DOI: https://doi.org/10.29198/scieu/2101121
***
Referencias:
- Castelvecchi D. e Witze A.,2016. Atopáronse finalmente as ondas gravitacionais de Einstein. Nature News 11 de febreiro de 2016. DOI: https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361
- Castelvecchi D., 2020. O que revelan 50 eventos de ondas gravitacionais sobre o Universo. Nature News Publicado o 30 de outubro de 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0
- LIGO 2021. Fontes e tipos de ondas gravitacionais. Dispoñible en liña en https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources Consultado o 12 de xaneiro de 2021.
- Colaboración NANOGrav, 2021. NANOGrav atopa posibles "primeiras pistas" do fondo de ondas gravitacionais de baixa frecuencia. Dispoñible en liña en http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html Consultado o 12 de xaneiro de 2021
- NANOGrav Collaboration 2021. Rolda de prensa - Buscando o fondo das ondas gravitacionais en 12.5 anos de datos de NANOGrav. 11 de xaneiro de 2021. Dispoñible en liña en http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf
- Arzoumanian Z., et al 2020. O conxunto de datos NANOGrav de 12.5 anos: busca un fondo de ondas gravitacionales estocásticas isotrópicas. The Astrophysical Journal Letters, Volume 905, Número 2. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401
***
’){kind=link}