El choque de dos galaxias que permitió captar un nuevo tipo de ondas gravitacionales

Pallab Ghosh

Corresponsal de Ciencia de BBC

Los científicos han captado unas nuevas ondas gravitacionales que se generan en la órbita de agujeros negros supermasivos que hay alojados en el corazón de galaxias distantes.

Estas ondas se producen en la medida en que estos agujeros negros comienzan a fusionarse.

Puede que esta sea la primera evidencia directa que hay de agujeros negros gigantes que distorsionan el espacio y el tiempo a medida que se acercan en espiral.

Según la teoría, así es como se expanden las galaxias. Ahora los astrónomos podrán ver si realmente sucede de esta manera.

Estas distorsiones ocurren todo el tiempo, en todo el universo.

Uno de los grupos que hizo el descubrimiento es el European Pulsar Timing Array Consortium (EPTA), dirigido por el profesor Michael Kramer del Instituto Max Planck de Radioastronomía, en Bonn.

Kramer le dijo a la BBC que el descubrimiento tiene el potencial de cambiar para siempre las ideas que tienen los astrónomos sobre el cosmos.

"Podría decirnos si la teoría de la gravedad de Einstein es incorrecta; qué es realmente la materia oscura y la energía oscura, las cosas misteriosas que componen la mayor parte del universo y podría darnos una nueva ventana a nuevas teorías de la física".

Un estudio más profundo podría brindar nuevos conocimientos sobre el papel que juegan los agujeros negros supermasivos en la evolución de todas las galaxias.

La doctora Rebecca Bowler, de la Universidad de Manchester, le dijo a la BBC que los investigadores creen que hay agujeros negros gigantes en el corazón de todas las galaxias y que crecen durante miles de millones de años. Pero hasta ahora todo ha sido teórico.

"Sabemos que hay agujeros negros supermasivos, pero no sabemos cómo llegaron allí. Una posibilidad es que los agujeros negros más pequeños se fusionen, pero ha habido poca evidencia empírica de esto".

"Sin embargo, con estas nuevas observaciones podríamos ver esa fusión por primera vez. Y eso nos dirá directamente cómo se forman los agujeros negros más masivos", contó.

Las observaciones se realizaron estudiando señales de estrellas muertas, llamadas púlsares, que giran y envían ráfagas de señales de radio a intervalos extremadamente precisos.

Pero los investigadores, que incluyen a astrónomos del Telescopio Lovell en Jodrell Bank, en Cheshire, y de la Universidad de Birmingham, ambos en Reino Unido, han descubierto que estas señales llegan a la Tierra ligeramente más rápido o más lento de lo que deberían.

Y dicen que la distorsión del tiempo es coherente con las ondas gravitacionales creadas por la fusión de agujeros negros supermasivos en todo el universo.

El doctor Stanislav Babak, del Laboratorio de Astropartículas y Cosmología del Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Francia, explicó que las ondas gravitacionales transportaban información sobre "algunos de los secretos mejor guardados del Universo".

Las ondas gravitacionales recién encontradas son diferentes a las detectadas hasta la fecha. Las ondas anteriores son causadas por agujeros negros mucho más pequeños, del tamaño de una estrella, que chocan entre sí.

Se cree que el tipo nuevo descrito en esta investigación más reciente proviene de agujeros negros que son cientos de millones de veces más masivos y que se mueven en espiral unos sobre otros a medida que se acercan cada vez más.

Su agitación gravitacional es tan poderosa que distorsiona el tiempo y el espacio, un proceso que puede continuar durante miles de millones de años hasta que los agujeros negros supermasivos finalmente se fusionan.

Las ondas gravitacionales que los científicos descubrieron antes pueden considerarse breves retumbos, mientras que las nuevas son similares a un zumbido de fondo que nos rodea todo el tiempo.

Su próximo paso es tomar más lecturas y combinar observaciones. A medida que se avanza, otro objetivo es poder descubrir pares individuales de agujeros negros supermasivos, suponiendo que estos sean la fuente de esas ondas.

Es posible que las ondas gravitacionales también puedan ser causadas por otros fenómenos igualmente excitantes, como los primerísimos agujeros negros creados o las exóticas estructuras llamadas cuerdas cósmicas, las cuales pueden considerarse como semillas a partir de las cuales creció el universo.

¿Qué son las ondas gravitacionales?

La gravedad es una fuerza constante en nuestra vida cotidiana. Si sueltas una taza, se cae y se estrella contra el suelo cada vez que lo haces.

Pero en el espacio la gravedad no permanece igual. Puede cambiar si ocurre un evento repentino y catastrófico, como la colisión de agujeros negros.

El evento es tan catastrófico que el espacio y el tiempo se distorsionan y se envían ondas a través del universo, como sucede cuando se deja caer una piedra en un estanque lleno de agua.

En el caso de las ondas gravitacionales, todo en el universo -las estrellas, los planetas e incluso nosotros- somos ese agua.

Todo se aprieta y estira y luego se aplasta y aplana muy levemente a medida que las ondas pasan sobre nosotros. Y al igual que en un estanque, las ondas rápidamente se hacen más pequeñas y desaparecen.

Las ondas gravitacionales generadas por la fusión de agujeros negros del tamaño de una estrella se detectaron directamente por primera vez en 2015. Unos sistemas láser muy sensibles midieron las ondas producidas en los momentos finales antes de la colisión.

Para el tipo de ondas procedentes de los agujeros negros supermasivos en espiral, la aproximación del púlsar recoge las ondulaciones producidas en los miles de millones de años anteriores a la unión final.

Esto se asemeja a una corriente continua de piedras arrojadas al estanque. Y como las fusiones se producen en todo el espacio, la señal se percibe como una cacofonía.

El EPTA ha combinado los resultados con un consorcio de la India (InPTA) y ha publicado los resultados de su estudio en la revista Astronomy and Astrophysics.

Otros tres grupos de investigación independientes y competidores procedentes de Norteamérica (NANOGrav), Australia (PPTA) y China (CPTA) han publicado evaluaciones similares, desatando una enorme expectación en toda la comunidad de física y astronomía.

Los científicos deben confirmar primero sus observaciones. Ninguno de los grupos de investigación dispone de datos que superen el estándar de oro de menos de una posibilidad de error entre un millón, que suele exigirse para una prueba concluyente, aunque combinados, los resultados de los distintos equipos son ciertamente convincentes.

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