Explosión cósmica, pero sin ondas gravitatorias

Los físicos que buscan ondas gravitatorias con el detector LIGO en los Estados Unidos han publicado su primer gran resultado científico. Curiosamente, sin embargo, se basa en no haber detectado ondas gravitatorias en absoluto.

En lugar de abanderar la detección anticipada desde hace mucho de estas diminutas ondulaciones en el espacio-tiempo, el equipo anunció que las ondas gravitatorias no parecen emanar de la fuente de estallidos de rayos-gamma detectadas el año pasado. El equipo de LIGO ha usado esta aparente ausencia de ondas gravitatorias para lograr una mejor visión en los orígenes de los drásticos eventos astrofísicos que producen intensos estallidos de rayos gamma.

Vista aérea del interferómetro LIGO en Hanford, Washington: Una instalación similar está situada en Livingston en Louisiana.(Cortesía: Caltech).

“Desearía que el primer gran anuncio hubiese sido la detección de ondas gravitatorias, pero este no es el principal objetivo de nuestro campo”, dijo Kip Thorne de Caltech a physicsworld.com. Thorne, que es miembro desde hace mucho tiempo del equipo de LIGO también dijo: “Como yo lo veo, el objetivo es abrir la puerta de las ondas gravitatorias al universo de tal forma que podamos explorar estos procesos apenas comprendidos. La no observación de LIGO está en ese espíritu”.

Perturbaciones en el espacio-tiempo

Las ondas gravitatorias predichas por la Teoría de la Relatividad General de Einstein, en la cual la gravedad surge a partir de la curvatura del espacio-tiempo. Las ondas son oscilaciones del espacio-tiempo que se producen cuando se acelera una masa. Sin embargo, a pensar de las fuertes evidencias indirectas de su existencia — en particular las procedentes de las medidas de la razón a la cual las estrellas de neutrones pierden energía en los sistemas binarios y caen en espiral una hacia la otra (un resultado logrado que valió a Russell Hulse y Joe Taylor el Premio Nobel de Física de 1993) — no existe una prueba directa. Esto es en parte debido a que su amplitud es tan pequeña, con incluso los eventos astrofísicos más violentos perturbando el espacio tiempo apenas menos de una parte entre 10²².

LIGO (el Observatorio de Ondas Gravitatorias de Interferómetro Láser) es la mayor de varias instalaciones diseñadas para detectar tales perturbaciones. Comprende dos interferómetros gigantes, uno situado en Hanford, estado de Washington, y el otro en Livingston en Louisiana. Haciendo rebotar un láser en unos espejos colocados en los extremos de unos brazos de 4 kilómetros de largo en ángulo recto uno respecto al otro, cualquier cambio en las longitudes relativas de los brazos causado por el paso de una onda gravitatoria produciría un patrón de interferencia característico.

De forma crucial, el interferómetro de Hanford de LIGO estaba en “modo ciencia” el 1 de febrero del año pasado cuando varios telescopios espaciales registraron cortos estallidos de rayos gamma en la dirección de la cercana galaxia de Andrómeda.

Vistos por primera vez hace 40 años, los estallidos de rayos gamma (GRBs) están entre los eventos más misteriosos y energéticos del universo. Vienen en dos grandes tipos: “largos”, que duran entre 2 segundos y pocos minutos; y “cortos”, que duran de pocos milisegundos a 2 segundos. En 2003 los investigadores rastrearon con éxito el anterior a una supernova, pero los astrofísicos apenas están empezando a comprender los orígenes de los GRBs cortos.

Agujeros negros en colisión

El principal candidato para la mayoría de GRBs cortos es la fusión de dos objetos ultra-densos tales como estrellas de neutrones o agujeros negros – eventos que deberían también producir un estallido de ondas gravitatorias. No obstante, en una conferencia sobre GRBs que tuvo lugar en Santa Fe el pasado noviembre, el equipo de LIGO anunció que su interferómetro no había detectado tal señal en la época que tuvo lugar “GRB070201″.

“Sabemos que la fusión de un sistema binario tiene que producir ondas gravitatorias”, dice Jim Hough de la Universidad de Glasgow, que es el investigador principal para el Reino Unido del detector de ondas gravitatorias GEO600 con sede en Hannover, Alemania. “Por tanto, o la fuente no fue una binaria en fusión o hay alguna situación exótica en la que las ondas gravitatorias desaparecen en otra dimensión. La última parece improbable, pero ¡sin suda sería apasionante!”

Otras causas para tal evento, como un “repetidor de rayos gamma suaves” (SGR) o la fusión de una binaria mucho más alejada, están por ahora entre las propuestas más probables. Sin embargo, Stan Woosley de la Universidad de California en Santa Cruz – que fue uno de los primeros en vincular los GRBs de periodo largo con las supernovas – apunta que la fusión de las estrellas de neutrones está excluida sólo a un nivel del 90%, que no es todo lo alto que quisieran los astrofísicos. "Si el evento efectivamente tuvo lugar en Andrómeda, probablemente fue un SGR. La probabilidad de que se fusionen dos estrellas de neutrones en esta cercana galaxia mientras nosotros estamos observando es tal vez de una en un millón de años”, dice. “No obstante, el resultado es una hazaña tecnológica que ilustra el potencial de coordinar las ondas gravitatorias y las observaciones de rayos gamma”.

El resultado ha sido aceptado recientemente para su publicación en la revista Astrophysical Journal.

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Autor: Matthew Chalmers
Fecha Original: 16 de enero de 2008
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Fuente: Ciencia Kanija