Agujeros negros gemelos lanzan ondas gravitacionales

Los astrónomos podrían estar a punto de detectar ondas gravitacionales, después de cuatro décadas de intentos, según un equipo de astrofísicos de Polonia.

Las ondas gravitatorias son como ondulaciones
en el tejido del espacio-tiempo. (Courtesy: Lionel BRET/EUROLIOS)

Si esto es correcto, se abriría una nueva ventana al cosmos, permitiendo a los astrónomos ver el universo con nuevos ojos.

A diferencia de las ondas de luz que viajan por el espacio, las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo. Las fuentes de estas ondas, que fueron predichas por la teoría de Einstein de la Relatividad General, son sistemas binarios de objetos compactos, como las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Cuando uno de los dos gira en espiral hacia el otro, las ondas gravitacionales se propagan hacia el espacio.

Los programas de búsqueda de ondas gravitacionales, como el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), se han concentrado en sistemas binarios de dos estrellas de neutrones, ya que se pensaba que eran más numerosos, a pesar de ser fuentes más débiles que los más raros sistemas de doble agujero negro.

Decisión equivocada

Sin embargo, un equipo de investigadores dirigido por Chris Belczynski, del Laboratorio Nacional Los Alamos, informa que estos proyectos han tomado la opción equivocada, y dice que los sistemas de doble agujero negro pueden ser mucho más comunes de lo que se pensaba antes. Esto se debe a la metalicidad de las estrellas, que es la parte de elementos más pesados que el helio en la composición del cuerpo. Cuanto menor sea la metalicidad, menos masa se pierde en la parte final de la vida de la estrella y, por lo tanto, el agujero negro que se forman es más propenso a sobrevivir para convertirse en un agujero negro binario.

Hasta ahora, los modelos han asumido que la mayoría de las estrellas tenían una metalicidad similar a la del Sol. Pero a partir del análisis datos del Sloan Digital Sky Survey, Belczynski y su equipo encontraron que esto sólo es cierto para el 50 % de las estrellas, mientras que el resto tiene una metalicidad sensiblemente inferior, el 20 % de la solar.

El hallazgo es particularmente importante dada la sensibilidad de la formación de agujeros negros binarios a los cambios en la metalicidad. “Si usted reduce la metalicidad en un factor de diez la cantidad de agujeros negros binarios crece un centenar o unos cientos de veces”, dice Tomasz, del Centro Astronómico Nicolás Copérnico en Varsovia.

Actualizaciones inminentes

La generación actual de experimentos que están buscando ondas gravitatorias, como LIGO y el detector de compañeros VIRGO, no dan por poco la sensibilidad que predice el equipo de Belczynski como obligatoria. Sin embargo, son inminentes actualizaciones de diez veces para ambos. “Las mejoras significan que estamos buscando alcanzar niveles de sensibilidad en las que este trabajo inidca que se garantiza ver algo”, explica Stuart Reid, investigador de ondas gravitatorias en la Universidad de Glasgow, que no está involucrado en esta investigación.

Actualizaciones intermedias a VIRGO podrían estar listas este otoño, llevando al instrumento al borde de la gama de sensibilidas que predice Belczynski. Ambos detectores estarán plenamente actualizados para el año 2015. Si encuentran las ondas gravitacionales, esto abriría nuevas posibilidades para sondear el cosmos, permitiendo que los astrónomos se conviertan en en cartógrafos estelares.

“Cuando una estrella de neutrones cae en esprial en un agujero negro, se emiten ondas gravitatorias, cartografiando la curvatura espacio-tiempo que forma el agujero negro. La medición de estas ondas nos cuenta cómo afecta el agujero negro a los objetos a su alrededor”, dice Reid. La astronomía de ondas gravitatorias también tiene ventajas con respecto a la radiación electromagnética. “Es difícil cuantificar cuánto es afectada la luz a medida que viaja hacia usted. La interacción de las ondas gravitacionales con la materia es muy débil, por lo que no sufren la misma distorsión”, agregó.

La investigación se publica en arxiv.org.

Fuente: Physics World.

Vía: AXXON