Descubriendo los secretos de las ondas gravitacionales de frecuencia ultrabaja


Los nuevos métodos de detección de ondas gravitacionales de frecuencia ultrabaja se pueden combinar con otras mediciones menos sensibles para brindar nuevos conocimientos sobre el desarrollo temprano de nuestro universo, según investigadores de la Universidad de Birmingham.

Las ondas gravitacionales (ondas en la estructura del espacio-tiempo de Einstein) que atraviesan el universo a la velocidad de la luz tienen todo tipo de longitudes de onda o frecuencias. Los científicos aún no han logrado detectar ondas gravitacionales a frecuencias extremadamente bajas de ‘nanohertz’, pero se espera que los nuevos enfoques que se están explorando actualmente confirmen las primeras señales de baja frecuencia muy pronto.

El método principal utiliza radiotelescopios para detectar ondas gravitacionales mediante púlsares, estrellas exóticas muertas que envían pulsos de ondas de radio con extraordinaria regularidad. Los investigadores de la colaboración NANOGrav, por ejemplo, utilizan púlsares para medir con precisión exquisita los períodos de rotación de una red, o matriz, de púlsares de milisegundos, la mejor aproximación de los astrónomos a una red de relojes perfectos, esparcidos por toda nuestra galaxia. Estos se pueden usar para medir los cambios fraccionales causados ​​por las ondas gravitacionales a medida que se propagan por el universo.

Sin embargo, la cuestión de qué está produciendo estas señales aún no se ha determinado. Los científicos del Instituto de Astronomía de Ondas Gravitacionales de la Universidad de Birmingham, argumentan que será extremadamente difícil establecer una respuesta utilizando solo datos de matrices de temporización de púlsares (PTA).

En cambio, en una carta publicada hoy en Nature Astronomy, sugieren que la combinación de estos nuevos datos con observaciones realizadas por otros proyectos, como la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, ayudará a desenredar las diferentes señales que aún persisten desde los primeros períodos de nuestro universo. e interpretado.

La teoría principal de las ondas gravitacionales de frecuencia ultrabaja es que son causadas por una población de agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias fusionadas. A medida que las galaxias se fusionan, sus agujeros negros centrales se emparejan, formando binarios y generando ondas gravitacionales. En este caso, una detección de ondas gravitacionales por PTA ofrecería nuevas y emocionantes formas de estudiar la astrofísica del ensamblaje y crecimiento de las galaxias.

Pero también hay otras posibilidades. Las ondas gravitacionales de nanohercios podrían contar la historia de nuestro universo infantil, mucho antes de que se formen las galaxias y los agujeros negros. De hecho, se ha sugerido que, en cambio, se podrían generar señales de ondas gravitacionales de frecuencia extremadamente baja poco después del Big Bang mediante otros procesos; por ejemplo, si el Universo se sometiera a lo que los físicos denominan una transición de fase a la temperatura correcta.

El autor principal, el Dr. Christopher Moore, dijo: «Los primeros indicios tentativos de una señal de onda gravitacional usando matrices de temporización de púlsar podrían haber sido vistos recientemente por NANOGrav y esperamos que los próximos años sean una edad de oro para este tipo de ciencia. La variedad de explicaciones para estas señales es emocionante, pero también un laberinto. Necesitamos una forma de diferenciar las diferentes fuentes posibles entre sí. Actualmente, esto es extremadamente difícil de hacer solo con los datos de la matriz de temporización de los púlsares «.

El coautor, el profesor Alberto Vecchio, dijo: «Las matrices de tiempo de Pulsar pueden ofrecer conocimientos sin precedentes sobre los procesos cosmológicos antiguos. El desarrollo de métodos sofisticados para interpretar estos conocimientos significará que realmente podemos comenzar a comprender cómo se formó y tomó forma nuestro universo».

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