Una nueva pista proporcionada por las ondas gravitacionales: fluctuaciones espacio-temporales inexplicables

Nos tomó casi cien años detectar directamente las ondas gravitacionales. Sin embargo, como dice el anuncio, una vez probado, no puedes parar.

Un equipo internacional de científicos abordó el descubrimiento de puntos espacio-temporales débiles que llenan el Universo

Pares miles de millones de veces más masivos que el Sol, el abismo negro puede girar uno alrededor del otro, haciendo que el espacio mismo se ondule.

Observatorio de América del Norte para la observación de ondas gravitacionales de nanohercios (Observatorio norteamericano de nanohercios de ondas gravitacionales – NANOGrav) por radiotelescopios terrestres durante más de una década estaba buscando prueba de estos gigantescos puntos espacio-temporales inducidos por JB.

Esta semana, el proyecto informó haber detectado una señal que podría atribuirse a estas ondas gravitacionales, aunque los miembros no están definitivamente listos para informar sobre el éxito.

La teoría que subyace a la existencia de ondas gravitacionales fue publicada por primera vez por Albert Einstein en 1916, pero no fue hasta casi cien años después que fueron captadas directamente.

Einstein demostró que el espacio no es un esqueleto rígido del universo, sino un tejido flexible inextricablemente ligado en el tiempo deformado por objetos que transportan masa.

En 2015, los observatorios de ondas gravitacionales del interferómetro láser (Interferómetro láser Observatorio de ondas gravitacionales – LIGO) y el interferómetro Virgo en Europa anunciaron la primera detección de ondas gravitacionales: se propagaron desde dos abismos negros en órbita unas 30 veces más masivas que el Sol.

Enero de 2021 Suplementos de revistas astrofísicas En un artículo publicado, el proyecto NANOGrav informa sobre la detección de fluctuaciones inexplicables correspondientes a ondas gravitacionales que propagan 47 púlsares a través de la bóveda celeste y se midieron durante 12 años y medio.

Los púlsares son el núcleo de materia densa que queda tras la explosión de una supernova. Mirándolos desde la Tierra, los púlsares parecen destellar. De hecho, la radiación es emitida continuamente por dos corrientes que se propagan desde lados opuestos del púlsar giratorio. Si las ondas gravitacionales pasan entre el púlsar y la Tierra, el sutil estiramiento y compresión del espacio-tiempo debería actuar en un momento relámpago ya muy regular. Pero este efecto es pequeño, y la velocidad de rotación del púlsar todavía se ve afectada por más de una docena de otros factores. El trabajo principal de NANOGrav es excluir estos factores de los cambios en la velocidad de rotación de cada púlsar, y solo entonces buscar ondas gravitacionales.

LIGO y Virgo detectan ondas gravitacionales emitidas por abismos negros individuales o estrellas de neutrones. NANOGrav, por otro lado, está buscando un «fondo» constante de ondas gravitacionales, u ondas similares al ruido creadas por una combinación de innumerables ondas de abismo negro supermasivo que orbita alrededor del otros y dispersándose miles de millones de años después del Universo.

Estos objetos crean ondas gravitacionales mucho más largas para los detectados por LIGO y Virgo, tanto tiempo que pueden durar muchos años gracias a un detector estacionario. Por tanto, LIGO y Virgo pueden detectar miles de ondas por segundo, y NANOGrav requiere años de seguimiento.

Por muy tentador que sea el último descubrimiento, el equipo de NANOGrav no está listo para afirmar haber descubierto el fondo de las ondas gravitacionales. ¿De dónde viene esta vacilación?

Para confirmar la detección directa de ondas gravitacionales características, los investigadores de NANOGrav necesitarán encontrar una estructura característica entre las señales de púlsar individuales. Según la teoría general de la relatividad de Einstein, el fondo de las ondas gravitacionales debería afectar ligeramente la velocidad de rotación de los púlsares, dependiendo de su posición en relación con los demás.

Hasta ahora, la señal es demasiado débil para distinguir esto. Para hacer que la señal sea más fuerte, NANOGrav necesitará expandir su conjunto de datos para incluir más púlsares estudiados durante más tiempo, lo que aumentará la sensibilidad de la red. NANOGrav también combina sus datos con otros experimentos de medición de la frecuencia de púlsar, así como con el International Pulsar Rate Array (Red Internacional de Sincronización Pulsar), una colaboración de investigadores que utilizan los radiotelescopios más grandes del mundo.

«La detección de ondas gravitacionales con una variedad de rotaciones de púlsares requiere paciencia», señala Scott Ransom del Observatorio Nacional de Radioastronomía, que dirige NANOGrav. “Actualmente estamos analizando más de doce años de datos, pero probablemente tomará unos días más asegurar la detección. Es fantástico que los nuevos datos sean exactamente lo que cabría esperar a medida que nos acercamos a la detección. »

Laboratorio de propulsión a chorro / scitechdaily.com
Nuoroda: «El conjunto de datos NANOGrav de 12,5 años: observaciones y sincronización de banda estrecha de púlsares de 47 milisegundos» por Md F. Alam, Zaven Arzoumanian, Paul T. Baker, Harsha Blumer, Keith E. Bohler, Adam Brazier, Paul R. Brook, Sarah Burke-Spolaor, Keeisi Caballero, Richard S. Camuccio, Rachel L. Chamberlain, Shami Chatterjee, James M. Cordes, Neil J. Cornish, Fronefield Crawford, H. Thankful Cromartie, Megan E. DeCesar, Paul B. Demorest, Timothy Dolch, Justin A. Ellis, Robert D. Ferdman, Elizabeth C. Ferrara, William Fiore, Emmanuel Fonseca, Yhamil García, Nathan Garver-Daniels, Peter A. Gentile, Deborah C. Good, Jordan A. Gusdorff , Daniel Halmrast, Jeffrey S. Hazboun, Kristina Islo, Ross J. Jennings, Cody Jessup, Megan L. Jones, Andrew R. Kaiser, David L. Kaplan, Luke Zoltan Kelley, Joey Shapiro Key, Michael T. Lam, T. Joseph W. Lazio, Duncan R Lorimer, Jing Luo, Ryan S. Lynch, Dustin R. Madison, Kaleb Maraccini, Maura A. McLaughlin, Chiara MF Mingarelli, Cherry Ng, Benjamin MX Nguyen, David J. Ni ce, Timothy T. Pennucci, Nihan S. Pol , Joshua Ramette, Scott M. Ransom, Paul S. Ray, Brent J. Shapiro-Albert, Xavier Siemens, Joseph Simon, Renée Spiewak, Ingrid H. Stairs, Daniel R. Stinebring, Kevin Stovall, Joseph K. Swiggum, Stephen R Taylor, Michael Tripepi, Michele Vallisneri, Sarah J. Vigeland, Caitlin A. Witt y Weiwei Zhu (The NANOGrav Collaboration), 21 de diciembre de 2020, Serie de suplementos de revistas astrofísicas.
DOI: 10.3847 / 1538-4365 / abc6a0