Las ondas en el espacio-tiempo podrían revelar cuándo comenzó el tiempo
La propagación de ondas gravitacionales a través de
la materia podría revelar ondas en el espacio-tiempo generadas por Gran
explosión.
Dos físicos de plasma han utilizado la propagación
de ondas electromagnéticas a través del plasma como un análogo de las ondas
gravitacionales, ideando un conjunto de ecuaciones que describen qué buscar
cuando las ondas gravitatorias viajan a través de estrellas y gas en las
profundidades del espacio.
Estas señales podrían revelar las escurridizas ondas
gravitacionales que viajan a través del espacio más allá de nuestra capacidad
limitada para detectarlas: las ondas gigantes de baja frecuencia generadas por
la colisión de cuerpos supermasivos. agujeros negrosel zumbido más pequeño
generado por las binarias enanas blancas en órbita y el anillo colosal de la expansión
del Universo, solo fracciones de segundo después del Big Bang.
«No podemos ver el Universo temprano directamente,
pero tal vez podamos verlo indirectamente si observamos cómo las ondas
gravitacionales en ese momento afectaron la materia y la radiación que podemos
ver hoy», dijo. dice el físico Deepen Garg de la Universidad de Princeton.
Las ondas gravitacionales que surgieron de una
colisión entre dos agujeros negros de masa estelar fueron las primeras
detectado por humanos en 2015, a una distancia de 1.400 millones de años luz.
Predichas por primera vez por Einstein, las ondas gravitacionales son como las
ondas en un estanque: el propio espacio-tiempo se estira y se contrae debido a
la interrupción gravitacional causada por un evento masivo.
El instrumento que detectó estas ondas, por lo
tanto, no fue un telescopio, sino una matriz de precisión de láseres y espejos
que reaccionan a la curvatura del espacio-tiempo, produciendo un patrón que los
científicos pueden descifrar para determinar las características de la fuente
de las ondas gravitacionales. Pero la tecnología es limitada: actualmente, solo
podemos detectar ondas gravitacionales en masa estelar. Agujero negro y Estrella
neutrón régimen de colisión.
Otras fuentes de ondas gravitacionales son
numerosos, pero actualmente, y posiblemente solo un poco, están fuera de
alcance. Pero Garg y su colega, el físico Ilya Dodin del Laboratorio de Física
de Plasma de Princeton, se dieron cuenta en el curso de su investigación de
fusión de plasma que podría haber otra forma de ver estas ondas actualmente
ocultas.
La fusión de plasma puede ser algún día una fuente
alternativa y limpia de energía para alimentar el mundo, pero aún tiene un
largo camino por recorrer. Una cosa que los científicos necesitan es un modelo
detallado que describa la forma en que las ondas electromagnéticas viajan a
través del plasma. Y resulta que debe ser extremadamente similar a cómo las
ondas gravitacionales se mueven a través de la materia.
«Básicamente ponemos a trabajar máquinas de ondas de
plasma en un onda gravitacional problema,» Garg explica.
Según el trabajo del dúo, la propagación de ondas
gravitacionales a través de la materia debería producir una señal detectable:
cambios, por ejemplo, en la luz producida por las estrellas o grandes nubes de
gas en los espacios entre las estrellas.
Esto no solo podría revelar ondas gravitacionales
que actualmente están más allá de nuestras capacidades de detección, sino que
también podría proporcionar a los científicos una nueva herramienta para
estudiar estrellas. Por ejemplo, las características de la señal de luz
generada por las ondas gravitacionales en las estrellas pueden cambiar según la
estructura interna y la densidad de la estrella.
Dado que el funcionamiento interno de las estrellas
es tan difícil de ver, las ondas gravitacionales podrían ser una nueva y
poderosa herramienta en el kit para este campo de la astronomía. El trabajo del
equipo también podría ser útil en los eventos de ondas gravitacionales que
podemos detectar: las fusiones de agujeros negros de masa estelar y estrellas
de neutrones.
En otras palabras, la pareja parece haber
identificado lo que podría resultar ser una nueva forma multifuncional e
indispensable de entender el cosmos. El siguiente paso, dicen, será usarlo para
intentar analizar algunos datos reales.
«Pensé que sería un pequeño proyecto de seis meses
para un estudiante de posgrado que implicaría resolver algo simple». dodín
dice. «Pero cuando comenzamos a profundizar en el tema, nos dimos cuenta de que
se entendía muy poco sobre el problema y que podíamos hacer un trabajo teórico
básico aquí».
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