LAS ONDAS GRAVITACIONALES Y LA MATERIA OSCURA
Por: Marcos Tulio Hostos
Hace poco transcurrió una noticia científica que para la
mayoría de los habitantes de nuestro planeta les resultó muy poco relevante. El
14 de Agosto de este año dos observatorios de EEUU ubicados en Livingstone,
Luisiana, y Hanford, en Washington conjuntamente con el europeo en Cascina,
Italia detectaron una fuente conocida como GW170814, cuyo origen es la fusión
de dos agujeros negros. Uno de ellos tendría 31 masas solares y el otro unas
25. La distancia de estos dos objetos es de 1800 millones de años luz de
nuestro planeta.
Después de fusionarse estos dos agujeros negros se formó un
agujero de aproximadamente 53 masas solares y el resto se convirtió en energía
emitida en forma de ondas gravitacionales.
Pero, ¿Qué son las ondas gravitacionales?
Las ondas gravitacionales son como las ondas que se forman
en un estanque al ser perturbada sus aguas con una piedra.
En física una onda gravitacional es una perturbación del
espacio – tiempo producida por un cuerpo masivo acelerado o que gira a gran
velocidad, que consiste en la propagación de una perturbación gravitatoria en
el espacio – tiempo y que se transmite a la velocidad de la luz. Su existencia
fue predicha por Albert Einstein en 1916 en su teoría de la Relatividad General
La primera vez que fue detectado este evento cósmico fue el
14 de Septiembre del 2015. Gracias a esta primera detección de las ondas
gravitacionales estos investigadores recibieron el Premio Nobel de
Física 2017 otorgado para los físicos: Raider Weiss, Barry C. Barish y Kip S.
Thorne.
Realmente las ondas gravitacionales son serpenteos en el
tejido del espacio – tiempo y son el producto de un cuerpo masivo acelerado,
son eventos muy perturbadores que se producen en el Universo distante. No
solamente se producen por el choque de agujeros negros, también las explosiones
de supernovas pueden poseer la energía necesaria para que se produzcan.
Según la teoría de la Relatividad General la gravedad es
producto de la curvatura del espacio – tiempo. Esta deformación es fruto de la
masa. Mientras más masa exista dentro de un volumen determinado del espacio
mayor es la curvatura del espacio – tiempo.
Cuando los objetos con una masa determinada se desplazan por
el espacio – tiempo su curvatura cambia según la ubicación de esos objetos. En
algunas ocasiones los objetos con gran aceleración generan cambios en esas
curvaturas y estás se propagan hacia el exterior a la velocidad de la luz en
forma de ondas lo que se conoce como ondas gravitacionales.
El estudio de las ondas gravitacionales nos puede dar
información sobre su impetuoso origen y sobre la naturaleza de la gravedad que
no puede ser conseguida por otros métodos de detección en el área de la
astronomía.
Ellas tienen características muy importantes y notables. Las
ondas gravitacionales pueden traspasar cualquier medio sin ser perturbadas
significativamente. Un ejemplo de esto es que la luz de las estrellas puede ser
bloqueada por el polvo interestelar, mientras que las ondas gravitacionales no
tienen ningún obstáculo en atravesarlo.
Para la detección de las ondas gravitacionales se ha
utilizado un sofisticado instrumental como es el interferómetro Virgo (nombrado
en honor al Cúmulo de Virgo que posee unas 1500 galaxias), diseñado para
detectar estas ondas. Virgo es un interferómetro de Michelson, completamente
aislado de cualquier perturbación, sus espejos están suspendidos y el haz láser
trabaja en el vacío. Los dos brazos del interferómetro miden unos 3 km y se
encuentra cerca de Pisa, Italia.
Virgo lo conforma un equipo de colaboración científica entre
5 países: Italia, Francia, Países Bajos, Polonia y Hungría. Virgo trabaja en
colaboración con otro interferómetro llamado LIGO de los Estados Unidos. Los
equipos de investigación de Virgo y LIGO han acordado compartir y analizar los datos
recogidos por sus dos interferómetros y publican sus resultados de manera
conjunta. Ya que los interferómetros no son direccionales captan la totalidad
de la bóveda celeste en búsqueda de señales muy débiles y poco frecuentes, lo
que hace que la detección simultánea en varios instrumentos sea necesaria para
confirmar, determinar el origen y aumentar la precisión.
Pero varios científicos de Europa y EEUU están planteando
otras aplicaciones para el instrumental aplicado para la detección de las ondas
gravitacionales.
Ellos han planteado la posibilidad de utilizar los
interferómetros para resolver uno de los más grandes misterios de la ciencia
moderna, la existencia de la huidiza materia oscura en el Universo, invisible
hasta los momentos. Sin duda uno de los grandes retos de la física es revelar
la naturaleza de la materia oscura, los científicos calculan que la materia
oscura es 5 veces más abundante que la materia visible en el Universo.
Estos investigadores plantean que en estos momentos se
pueden hacer estudios de la física de partículas observando la emisión de ondas
gravitacionales de los agujeros negros.
En un estudio presentado a la comunidad científica por
colaboradores de Italia, Alemania, Portugal, Francia y los Estados
Unidos concluye que los interferómetros de ondas gravitacionales pueden ser
utilizados para detectar de forma indirecta la presencia de materia oscura.
Ellos alegan que ciertos tipos de materia oscura pueden formar gigantescas
nubes alrededor de agujeros negros. Si las partículas escalares ultra ligera
existen en la naturaleza, agujeros negros de giro rápido liberarían el
crecimiento de condensados escalares a expensas de su energía rotatoria.
Produciendo una nube que giraría alrededor del agujero negro.
Teniendo esta nube un giro más lento emitiría ondas
gravitacionales actuando como un faro en el espacio. Puede que la materia
oscura sea como el bosón de Higgs pero mucho más ligera que los neutrinos.
Sin duda que el Universo que se descubre es cada día más
complejo e intrincado planteando nuevos retos a los investigadores.
XATACA
Anna Marti
ABC España
Wikipedia
Órbita
José Vicente Díaz
Cienciaplus
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