Un océano de distorsiones en el espacio-tiempo llena el universo

Unos científicos han hallado pruebas de la existencia de un fondo cósmico de ondas gravitacionales, u ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo, que ocupa el universo entero.

El movimiento de los agujeros negros y otros objetos muy masivos a través del espacio puede crear ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo del universo. A estas ondulaciones, arrugas o distorsiones se las llama comúnmente ondas gravitacionales. Ahora, un estudio en el que se han analizado datos recogidos en observaciones a lo largo de 15 años, revela la primera evidencia de la existencia de un fondo de ondas gravitacionales de gran longitud de onda que llena el cosmos. Se cree que estas ondas han sido creadas durante miles de millones de años por parejas de agujeros negros supermasivos, con masas de hasta miles de millones de veces la de nuestro Sol, girando uno alrededor del otro cada vez más cerca hasta colisionar y fusionarse en un solo agujero negro. Detectar el fondo cósmico de ondas gravitacionales es comparable oír el murmullo global de una gran cantidad de personas hablando en una fiesta, sin poder distinguir ninguna voz en particular.

Estas ondas oscilan muy lentamente a lo largo de años e incluso décadas.

La investigación es obra de la iniciativa NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves), que ha contado con financiación de la Fundación Nacional de Ciencia (NSF) de Estados Unidos, y en la que han participado más de 190 científicos de Estados Unidos y Canadá. NANOGrav utilizó datos de radiotelescopios (el Observatorio de Arecibo en Puerto Rico, el GBT (Green Bank Telescope) de Virginia Occidental en Estados Unidos y el VLA (Very Large Array) de Nuevo México en Estados Unidos, para vigilar 68 estrellas muertas, del tipo conocido como púlsar, en el firmamento. El conjunto de púlsares les sirvió a los científicos como una especie de red de boyas marítimas. Cada púlsar era como una boya que se balanceaba muy despacio en un mar de ondas gravitacionales en vez de hacerlo rápido en un océano de agua surcado por olas.

Recreación artística de un conjunto de púlsares usados a modo de boyas marítimas para detectar el “oleaje” del fondo cósmico de ondas gravitacionales. (Imagen: Aurore Simonnet para la Colaboración NANOGrav)

Cuando las ondas gravitacionales viajan por el cosmos, estiran y comprimen ligeramente el tejido del espacio-tiempo. Esta combinación de estiramiento y compresión puede hacer que la distancia entre la Tierra y un púlsar determinado cambie mínimamente, lo que provoca retrasos o adelantos en la sincronización de los destellos de luz de los púlsares.

"El efecto de las ondas gravitacionales en los púlsares es extremadamente débil y difícil de detectar, pero hemos ido confiando en los resultados a medida que recogíamos más datos", explica Katerina Chatziioannou, del Instituto Tecnológico de California (Caltech) en Estados Unidos y miembro del equipo de NANOGrav.

Las ondas gravitacionales fueron propuestas por primera vez por Albert Einstein en 1916, pero no se detectaron directamente hasta unos cien años después, cuando el observatorio LIGO captó las ondas procedentes de un par de agujeros negros distantes en colisión. LIGO detecta ondas gravitacionales de frecuencia mucho más alta que las registradas por NANOGrav.

Las ondas gravitacionales de alta frecuencia proceden de pares de agujeros negros con masas similares a las de estrellas, que giran rápidamente uno alrededor del otro en los últimos segundos antes de colisionar, mientras que las ondas de baja frecuencia se cree que son generadas por enormes agujeros negros en el corazón de las galaxias. Cada uno de estos agujeros negros muy grandes tiene una masa que típicamente es de entre un millón de veces y varios miles de millones de veces la de nuestro sol.

NANOGrav detecta ondas gravitacionales de baja frecuencia, es decir, con un ciclo cada pocos años.

La Agencia Espacial Europea (ESA), con ayuda de su homóloga estadounidense, la NASA, está preparando un observatorio espacial que será capaz de detectar ondas gravitacionales que se encuentren en un rango de frecuencias entre el de las detectadas por NANOGrav y el de las detectadas por LIGO. (Fuente: NCYT de Amazings)