Einstein tenía razón: escuchan por primera vez el susurro del Big Bang en el espacio-tiempo

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El Big Bang es actualmente el mejor modelo con el cual cuenta la humanidad para tratar de conocer la historia y primeros instantes del universo. Este es fuertemente reforzado por numerosas observaciones experimentales, acompañadas por constantes predicciones y desafíos para poner a su prueba su veracidad. A pesar de las fuertes limitaciones de la tecnología actual, la humanidad encuentra la manera de aprovechar su entorno para entender lo que le rodea. Combinando una serie de púlsares, astrónomos convirtieron la Vía Láctea en un gran detector de ondas gravitacionales para escuchar el murmullo del inicio del universo.

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Ondas en el mar del espacio-tiempo

La teoría de la relatividad general de Albert Einstein modela la gravedad como la interacción mutua entre la materia y el llamado espacio-tiempo. Este último define como debe de comportarse la masa y la trayectoria que debe seguir la luz al moverse. Sin embargo, cuando están involucradas grandes concentraciones de material aparecen grandes perturbaciones en el tejido y producen las llamadas ondas gravitacionales.

En 2015 el equipo de LIGO confirmó la primera detección de ondas gravitacionales producidas por la colisión de dos agujeros negros, casi cien años desde que fueron predichas. Sin embargo, el equipo empleado estaba limitado a solo poder escuchar aquellas de alta frecuencia. Si se empleara el mismo método era necesario un láser de dimensiones considerablemente mayores a las posibles actualmente, por ende, era necesaria una alternativa.

NanoGrav: usando la galaxia como un mega detector de ondas gravitacionales

Para estudiar los primeros instantes del Big Bang estábamos limitados a la radiación electromagnética que compone el conocido como fondo de microondas, una débil señal de gran longitud de onda que permea todo el universo. Pero los modelos predecían la posible existencia de una señal mucho más antigua, una serie de ondas gravitacionales que pudieron escapar del plasma primigenio y escapar al resto del universo.

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Representación gráfica de la ubicación de los púlsares empleados en el estudio (estrellas azules) respecto a la posición del Sol (estrella amarilla). Créditos: NANOGrav

NANOGrav busca detectar ondas gravitacionales con frecuencias en el orden de los nano hercios; de ahí su nombre. Para ello emplearon una muestra de aproximadamente setenta púlsares en la Vía Láctea. Estas son estrellas de masa ligeramente mayor a la del Sol que ya acabaron su combustible, pero su remanente gira a enormes velocidades y emiten pulsos a un ritmo constante. Los cuales actúan de forma semejante a una boya en el océano, donde las ondas gravitacionales son olas que generan perturbaciones en sus patrones de emisión.

Utilizando varios radiotelescopios y datos recolectados a lo largo de quince años, los investigadores estudiaron cada mes los patrones de luz en pares de púlsares. Compararon la diferencia entre los tiempos registrados de llegada de la luz y el tiempo teórico. Este último era conocido con una gran resolución temporal.

Los investigadores lograron medir por primera vez las huellas de colisiones entre agujeros negros de gran masa, comparable a millones de soles compactados en un único objeto. Las cuales, a diferencia de las detecciones puntuales de LIGO, se encontraron numerosos murmullos que provienen de todas las direcciones.

 

Francisco Andrés Forero Daza
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