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.

CREDITO:

XATACA

Anna Marti

ABC España

Wikipedia

Órbita

José Vicente Díaz

Cienciaplus