martes, 27 de junio de 2017

Hace tres mil millones de años, dos agujeros negros chocaron para formar uno más grande. En el proceso, produjeron una onda masiva rodando a través de la tela del espacio-tiempo a la velocidad de la luz. Cuando la onda finalmente llegó a la Tierra el 4 de enero de este año, se había desvanecido en una ligera cosquilleo sobre los instrumentos súper sensibles de LIGO, y por tercera vez, los físicos observaron una ondulación en el espacio. Más detecciones significa que los físicos tienen una comprensión más precisa de cómo funciona la gravedad y podrían ayudar a tener una nueva forma de estudiar los misterios más profundos del universo.

Concepción artística de dos agujeros negros que se fusionan, similares a los detectados por LIGO.
Créditos: LIGO / Caltech / MIT / Sonoma State (Aurore Simonnet)


Las ondas gravitacionales previamente detectadas -la primera de las cuales se anunció el año pasado- también provenían de colisiones de agujeros negros.  A través del cruce de números y la simulación de estrellas, los investigadores determinaron que la onda se originó en un agujero negro con una masa 30 veces a la del sol al fusionarse con un agujero con 20 veces la masa del sol.

LIGO busca ondas gravitacionales al detectar pequeñas compresiones que causan en la Tierra. Desde arriba, los observatorios de LIGO parecen un L en ángulo recto. Si una onda gravitatoria barre, cambiará momentáneamente las longitudes de uno de estos brazos y usando láseres LIGO mide estas fluctuaciones extremadamente pequeñas con minuciosa precisión. Se puede recoger una compresión o estiramiento 10,000 veces más pequeño que el ancho de un protón. Para confirmar que el cambio es causado por una onda gravitacional y no por el ruido de un camión que cruza por la carretera, LIGO busca señales simultáneas en sus dos observatorios: uno en Livingston, Louisiana, y el otro en Hanford, Washington.

Esta detección es sólo la última pista en la búsqueda de la verdadera naturaleza de la gravedad. La teoría de la gravedad más conocida es la relatividad general de Einstein, que predijo la existencia de las ondas gravitatorias hace más de cien años. Pero debido a que los físicos todavía no podían determinar con certeza que todas las predicciones de Einstein son correctas, han preparado un surtido de teorías alternativas para contrarrestar la relatividad general.

Algunas teorías alternativas predicen que como una onda gravitacional se mueve a través del espacio, debe exhibir una característica conocida como dispersión. Dispersión ocurre con la luz del sol cuando produce un arco iris: a medida que la luz blanca pasa a través del vapor de agua, diferentes colores viajan en diferentes caminos. Estas teorías predicen que los diferentes componentes de una onda gravitatoria deben hacer lo mismo moviéndose a través del espacio-tiempo.

La relatividad general, sin embargo, no predice la dispersión -si esa teoría es verdadera, la onda debe permanecer junta-. Los investigadores de LIGO no han encontrado ninguna evidencia de dispersión, demostrando que la relatividad general es realmente la teoría correcta.

Pronto LIGO no será el único perro guardián de la gravedad en la galaxia. El equipo está trabajando con investigadores de todo el mundo para establecer más observatorios de ondas gravitacionales: los colaboradores europeos de LIGO han construido el observatorio, Virgo, que se pondrá en línea este verano. Cuanto más sitios tengan los físicos, tendrán mayor precisión para medir las propiedades de las ondas gravitacionales y comprobar la relatividad general.

Pero LIGO no se trata sólo de ovacionar a Einstein. Las ondas gravitacionales pueden ayudar a los científicos a caracterizar los agujeros negros en el centro de muchas galaxias, incluyendo las de la Tierra. Estudiarlos podría ayudar a responder a algunas preguntas básicas sobre cómo la galaxia llegó a ser lo que es.

Incluso los hechos más básicos sobre los agujeros negros pueden arrojar algo de luz sobre sus enigmáticos pasados. La medición de ondas gravitacionales implica que los dos agujeros negros probablemente giraron inclinados uno con respecto al otro. Los físicos generalmente piensan que los agujeros negros binarios, como los que produjeron esta onda gravitatoria, podrían haberse formado de dos maneras: nacieron juntos en la misma nube de gas denso, o emigraron unos hacia otros a lo largo de su vida. Esta inclinación sugiere que estos agujeros negros hicieron esto último. Información como esta ayudará a entender mejor la naturaleza de los agujeros negros.

Aunque esta es la tercera detección de LIGO ayudará a mejorar el detector. Los "sonidos" de las ondas gravitacionales, que acompañan los mapas visuales capturados con telescopios, harían que la comprensión de los científicos sobre el universo se convierta en una experiencia multimedia mucho más rica.

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