Agencias/Ciudad de México.- Un estudio colaborativo ha encontrado nuevos conocimientos sobre las ondas gravitacionales continuas ‘zumbantes’ y ligeramente ‘tambaleantes’ generadas a partir de ondas gravitacionales rápidas estrellas giratorias de neutrones, al conseguir por primera vez acercarse a la detección de estas ondas.
Cinco años después del primer descubrimiento de las ondas gravitacionales, un equipo internacional de científicos, incluidos los del Centro de Excelencia para el Descubrimiento de las Ondas Gravitacionales (OzGrav) del Consejo de Investigación Australiano, continúa la búsqueda de nuevos descubrimientos y conocimientos sobre el Universo.
Utilizando los detectores LIGO, supersensible y de un kilómetro de tamaño, en Estados Unidos, y el detector Virgo, en Europa, el equipo ha sido testigo de las colisiones explosivas de agujeros negros y estrellas de neutrones. Sin embargo, estudios recientes han buscado algo muy diferente: la esquiva señal de una estrella de neutrones solitaria que gira rápidamente.
Si tomamos una estrella de tamaño similar al del Sol y la reducimos a una bola de unos veinte kilómetros de diámetro (aproximadamente la distancia entre el aeropuerto de Melbourne y el centro de la ciudad), obtendremos una estrella de neutrones: el objeto más denso del Universo conocido. Si se pone la estrella de neutrones a girar a cientos de revoluciones por segundo, si no es perfectamente esférica se tambaleará un poco y se oirá un leve “zumbido”. Los científicos llaman a esto una onda gravitacional continua.
Hasta ahora, estas estrellas de neutrones zumbadoras han resultado ser esquivas. Como explica el investigador postdoctoral del OzGrav, Karl Wette, de la Universidad Nacional de Australia: “Imagina que estás en la selva australiana escuchando la vida salvaje. Las ondas gravitacionales procedentes de colisiones de agujeros negros y estrellas de neutrones que hemos observado hasta ahora son como el graznido de las cacatúas: ruidosas y bulliciosas, son bastante fáciles de detectar”.
“Sin embargo –prosigue, citado por Eureka Alert–, una onda gravitacional continua es como el zumbido tenue y constante de una abeja lejana, que es mucho más difícil de detectar. Así que tenemos que utilizar algunas estrategias diferentes. A veces nos centramos en una dirección concreta, por ejemplo, en un arbusto en flor donde es probable que se congreguen las abejas. Otras veces, cerramos los ojos y escuchamos atentamente todos los sonidos que podemos oír, e intentamos distinguir cualquier zumbido de fondo”.
El científico explica que hasta ahora no ha habido tenido suerte, pero continúan intentándolo. “Cuando oigamos una onda gravitacional continua, podremos asomarnos al corazón de una estrella de neutrones y desentrañar sus misterios, lo cual es una perspectiva apasionante”, reconoce.
Un reciente estudio en colaboración con OzGrav ha examinado más de cerca los restos de las estrellas que han explotado, llamadas supernovas. La estudiante de doctorado de OzGrav Lucy Strang, de la Universidad de Melbourne, explica que esta búsqueda “se centra en quince remanentes de supernovas jóvenes que contienen estrellas de neutrones jóvenes”.
What’s that background hum?
Wait, what?
Wonky, wobbly neutron stars you say?!https://t.co/wYTeydYowi#SpaceAustralia @ARC_OzGRav @LIGO pic.twitter.com/2UyQMjxS4F
— SpaceAustralia.com (@SpaceAusDotCom) May 28, 2021
“Utilizamos tres líneas diferentes –relata, citado por EurekaAlert–: una optimizada para la sensibilidad, otra que puede manejar una señal de rápida evolución y otra optimizada para un escenario astrofísico probable. Este es el primer estudio de LIGO que cubre estos tres escenarios, maximizando nuestras posibilidades de detección de ondas continuas.
La científica reconoce que “las ondas gravitacionales continuas están resultando muy difíciles de detectar, pero las mismas propiedades que las hacen esquivas las convierten en objetivos atractivos. La forma exacta de la señal (es decir, su frecuencia, la rapidez con la que cambia, su intensidad, etc.) depende de la composición de las estrellas de neutrones”.
Hasta ahora, según apunta, la estructura de las estrellas de neutrones es una cuestión abierta que atrae a todo tipo de físicos. “Incluso sin una detección, una búsqueda nos permite asomarnos detrás de la cortina a la física desconocida de las estrellas de neutrones –explica–. Cuando detectemos las ondas continuas, abriremos la cortina y pondremos el foco en la nueva física. Hasta entonces, podemos utilizar la información que tenemos para refinar nuestra comprensión y mejorar nuestros métodos de búsqueda”.
Por su parte, la investigadora asociada de OzGrav, Lilli Sun, de la Universidad Nacional de Australia, afirma que “las estrellas de neutrones jóvenes en los remanentes de supernovas son objetivos prometedores para buscar esas diminutas ondas gravitacionales continuas, porque no han pasado un tiempo suficiente para relajarse y suavizar las asimetrías introducidas en su nacimiento”.
“En nuestro esfuerzo por buscar ondas continuas procedentes de estas jóvenes estrellas de neutrones en nuestra tercera tanda de observaciones, tomamos en consideración, por primera vez, las posibilidades de que la configuración y estructura interior de la estrella puedan dar lugar a señales emitidas en dos armónicos diferentes –explica–. Aunque no se ha detectado ninguna señal en O3, establecemos interesantes restricciones sobre las propiedades de la estrella de neutrones. Si dicha señal puede detectarse en futuras observaciones cuando los detectores sean más sensibles, arrojará luz sobre la fascinante estructura de una estrella de neutrones”.
La investigadora postdoctoral de OzGrav, Meg Millhouse, de la Universidad de Melbourne, señala que “las ondas gravitacionales continuas de las estrellas de neutrones son mucho más pequeñas que las ondas gravitacionales que LIGO y Virgo han visto hasta ahora. Esto significa que necesitamos técnicas diferentes para detectarlas. Y, como se trata de señales de larga duración, tenemos que analizar muchos datos, lo que puede ser muy difícil desde el punto de vista computacional”.
Los recientes trabajos de LIGO-Virgo publicados muestran una amplia gama de estos ingeniosos enfoques para detectar ondas gravitacionales continuas. Aunque no hubo detecciones en los últimos datos analizados, estamos en una buena posición para seguir buscando y posiblemente hacer una detección cuando LIGO recoja más datos”.
Los científicos estiman que hay miles de millones de estrellas de neutrones en la Vía Láctea con un débil murmullo de ondas gravitacionales continuas. Por ello, los estudios posteriores han adoptado un enfoque de “oídos bien abiertos”, peinando los datos de LIGO y Virgo en busca de cualquier indicio de señal.
Los resultados obtenidos hasta ahora sugieren que estos murmullos son extremadamente silenciosos y están fuera del alcance de los “oídos” de los detectores. Sin embargo, a medida que la tecnología de los detectores se vuelve más avanzada y sensible, la primera detección de ondas gravitacionales continuas podría ser pronto una realidad.
Scientists get closer to detecting elusive continuous gravitational waves for the first time: new insights into ‘humming’, 'wobbly' continuous waves from spinning neutron stars @arc_gov_au @uwanews @scienceANU @UniMelb @AdelaideOzgrav @SpaceAusDotCom https://t.co/2QvIlMi4z6 pic.twitter.com/Acim8erF7o
— OzGrav (@ARC_OzGRav) May 28, 2021
