Los científicos finalmente han “escuchado” el coro de ondas gravitacionales que se propagan por el universo

Los científicos han observado por primera vez las tenues ondas causadas por el movimiento de los agujeros negros que estiran y aprietan suavemente todo en el universo.

Informaron el miércoles que pudieron “escuchar” lo que se llama ondas gravitacionales de baja frecuencia: cambios en la estructura del universo que son creados por enormes objetos que se mueven y chocan en el espacio.

“Esta es realmente la primera vez que tenemos evidencia de este movimiento a gran escala de todo en el universo”, dijo Maura McLaughlin, codirectora de NANOGrav, la colaboración de investigación que publicó los hallazgos en Cartas del Diario Astrofísico.

Einstein predijo que cuando los objetos realmente pesados ​​se mueven a través del espacio-tiempo, el tejido de nuestro universo, crean ondas que se propagan a través de ese tejido. Los científicos a veces comparan estas ondas con la música de fondo del universo.

En 2015, los científicos usaron un experimento llamado LIGO para detectar ondas gravitacionales por primera vez y demostraron que Einstein tenía razón. Pero hasta ahora, estos métodos solo han podido captar ondas de alta frecuencia, explicó Chiara Mingarelli, miembro de NANOGrav y astrofísica de la Universidad de Yale.

Estos “chirridos” rápidos provienen de momentos específicos en los que colisionan agujeros negros relativamente pequeños y estrellas muertas, dijo Mingarelli.

En las últimas investigaciones, los científicos buscaban ondas a frecuencias mucho más bajas. Estas ondas lentas pueden tardar años o incluso décadas en subir y bajar, y probablemente provengan de algunos de los objetos más grandes de nuestro universo: agujeros negros supermasivos de miles de millones de veces la masa de nuestro sol.

Las galaxias en todo el universo chocan y se fusionan constantemente. Mientras esto sucede, los científicos creen que los enormes agujeros negros en el centro de estas galaxias también se juntan y bailan antes de colapsar entre sí, explicó Szabolcs Marka, un astrofísico de la Universidad de Columbia que no participó en la investigación.

Los agujeros negros emiten ondas gravitacionales a medida que giran alrededor de estos pares, llamados binarios.

“Los binarios de agujeros negros supermasivos, en órbitas lentas y silenciosas, son los tenores y bajos de la ópera cósmica”, dijo Marka.

Ningún instrumento en la Tierra podría captar las ondulaciones de estos gigantes. Así que “tuvimos que construir un detector que fuera del tamaño de la galaxia”, dijo el investigador NANOGrav Michael Lam del Instituto SETI.

Los resultados publicados esta semana incluyeron 15 años de datos de NANOGrav, que utiliza telescopios en América del Norte para buscar las olas. Otros equipos de cazadores de ondas gravitacionales de todo el mundo también han publicado estudios, incluso en Europa, India, China y Australia.

Los científicos han apuntado telescopios a estrellas muertas llamadas púlsares, que envían destellos de ondas de radio a medida que giran por el espacio como balizas.

Estas ráfagas son tan regulares que los científicos saben exactamente cuándo se supone que las ondas de radio llegarán a nuestro planeta, “como un reloj perfectamente regular que avanza en el espacio”, dijo Sarah Vigeland, miembro de NANOGrav y astrofísica de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee. . . Pero a medida que las ondas gravitacionales deforman el tejido del espacio-tiempo, en realidad cambian la distancia entre la Tierra y estos púlsares, interrumpiendo este ritmo regular.

Al analizar pequeños cambios en la tasa de tictac en diferentes púlsares (algunos pulsos llegaban un poco antes y otros tarde), los científicos pudieron decir que las ondas gravitacionales estaban pasando.

El equipo de NANOGrav monitoreó 68 púlsares en el cielo utilizando el Telescopio Green Bank en West Virginia, el Telescopio Arecibo en Puerto Rico y el Very Large Array en Nuevo México. Otros equipos han encontrado evidencia similar de docenas de otros púlsares, monitoreados con telescopios en todo el mundo.

Hasta ahora, este método no ha podido determinar de dónde provienen exactamente estas ondas de baja frecuencia, dijo Marc Kamionkowski, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins que no participó en la investigación.

En cambio, revela el zumbido constante a nuestro alrededor, como cuando estás parado en medio de una fiesta, “oirás a todas estas personas hablando, pero no escucharás nada en particular”, dijo Kamionkowski. .

El ruido de fondo que encontraron es “más fuerte” de lo que esperaban algunos científicos, dijo Mingarelli. Esto podría significar que hay más o más fusiones de agujeros negros en el espacio de lo que pensábamos, o indicar otras fuentes de ondas gravitacionales que podrían desafiar nuestra comprensión del universo.

Los investigadores esperan que un mayor estudio de este tipo de onda gravitacional pueda ayudarnos a aprender más sobre los objetos más grandes de nuestro universo. Podría abrir nuevas puertas a la “arqueología cósmica” que puede rastrear la historia de los agujeros negros y la fusión de galaxias a nuestro alrededor, dijo Marka.

“Estamos comenzando a abrir esta nueva ventana al universo”, dijo Vigeland.