Fecha: 29 de junio de 2022
Fuente:
Búsqueda de Ondas Gravitatorias Continuas
Autores: Shanika Galaudage (Univ. Monash - Australia) y Karl Wette de OzGrav (Univ. Nac. de Australia)
traducido por: gienini
Gracias a avances en ingeniería de altísima precisión, astrónomos y físicos pueden detectar tenues “movimientos” en el
espacio-tiempo. Ciertos eventos cataclísmicos de astros pueden provocar esos movimientos que, aunque muy violentos en cuanto a la
energía liberada, son casi imperceptibles debido a la cualidad muy “inelástica” del espacio-tiempo. A ello se suma que los eventos de
tal magnitud ocurren a mucha distancia y por ello esa intensidad se ve muy atenuada.
Por poner en perspectiva, si dos agujeros negros de aproximadamente 85 y 66 masas solares se funden, el agujero negro
resultante tendría una masa de 142 soles. La colisión y reacomodamiento de esas 85+66=151 masas solares transformrían en energía
gravitatoria ¡9 masas solares en una fracción de segundo!. Tal cantidad de energía solo puede generar una casi imperceptible
perturbación en el tejido del espacio-tiempo circundante. Esa perturbación recorre el espacio a la velocidad de la luz y disminuye
su potencia de la misma manera que lo haría la luz (por ejemplo de una estrella) en proporción inversa al cuadrado de la distancia.
Hasta ahora ha habido más de 90 detecciones de ondas gravitatorias de tales eventos. Algunas observaciones pueden durar desde
décimas de segundos hasta un par de minutos.
Ondas gravitatorias continuas
Estas ondas serían más fáciles de detectar, ya que son mucho más largas en duración en comparación con aquellas señales de
cataclismos como las colisiones de objetos compactos. Una posible fuente de ondas gravitatorias continuas son los discos de acreción
de las estrellas de neutrones (los remanentes de un tipo de supernovas de estrellas masivas). Después de esa implosión la estrella
colapsa sobre sí misma, aplastando átomos y plasma en un núcleo muy denso
de partículas que degeneran en el estado más denso - y medianamente estable - que puede sostener una estructura
subatómica, una estrella compuesta sólo de neutrones. La señal de onda continua está relacionada con la rapidez con la que gira la
estrella o su disco de acreción, por lo que las mediciones precisas de ese giro utilizando telescopios convencionales mejorarían
mucho las posibilidades de detección de estas ondas gravitatorias ya que se dispondría de una orientación en el espacio de por
dónde llegarían esas ondas y una pista de su frecuencia.
En un estudio reciente, dirigido por la estudiante de doctorado de OzGrav Shanika Galaudage de la Universidad de Monash, en
Australia, se intentaron determinar las frecuencias de giro de las estrellas de neutrones para ayudar a detectar esas ondas
gravitatorias continuas.
En este estudio, los científicos plantearon la hipótesis de que las ondas gravitatorias continuas provienen indirectamente de
la acumulación gradual de materia en una estrella de neutrones desde una estrella compañera de baja masa. Ciertos de estos sistemas
binarios se denominan binarios de rayos X de baja masa ó LMXB (acrónimo de Low Mass X-ray Binary star).
La emisión de rayos-X permite detectar astros candidatos para ondas gravitatorias
Si la estrella de neutrones puede mantener una "montaña" acumulada de materia (incluso una de unos pocos centímetros de altura
pues la gravedad y la densidad allí son altísimas) produciría ondas continuas. La frecuencia de estas ondas vendrá dada por la
velocidad de giro de la estrella de neutrones y la amplitud por la rapidez de la acreción (la cantidad de materia que cae en la
estrella de neutrones por unidad de tiempo generando que esa "montañita" sea más grande)
Estos sistemas que acumulan esta materia más rápidamente también son más brillantes en la luz de rayos X. Por lo tanto, los
LMXB más brillantes son los objetivos más prometedores para detectar ondas continuas.
Scorpius X-1 (Sco X-1) y Cygnus X-1 (Cyg X-2) son dos de los sistemas LMXB más brillantes (Sco X-1 ocupa el segundo lugar en
brillo de rayos X en comparación con el Sol). Además de su brillo extremo, los científicos saben mucho sobre estos dos sistemas LMXB,
lo que los convierte en fuentes ideales de ondas continuas para estudiar. Pero, sus frecuencias de giro aún son desconocidas.
"Una forma en que podemos determinar cuán rápido giran estas estrellas de neutrones es buscando pulsaciones de rayos-X. Las
pulsaciones de rayos-X de las estrellas de neutrones son como faros cósmicos. Si podemos cronometrar esos pulsos obtendremos su
velocidad de giro y nos acercaremos a la detección de su onda gravitatoria continua" - indica Shanika Galaudage.
"Sco X-1 es una de las mejores perspectivas que tenemos para hacer una primera detección de ondas gravitatorias continuas,
pero es un problema de análisis de datos muy difícil. Encontrar una frecuencia de giro en los datos de rayos X sería como poner de
relieve los datos de las ondas gravitatorias: 'aquí, aquí es donde deberíamos estar mirando'. Sco X-1 sería entonces un favorito al
rojo vivo para detectar ondas gravitatorias continuas" - dice Karl Wette.
Impresión artística de dos agujeros negros colisionando en rotación