Más misterio sobre las ondas gravitacionales de baja frecuencia

De forma similar a las ondas que se producen al dejar caer una piedra en una charca de agua, la colisión de objetos celestes de gran masa, como los agujeros negros, genera ondas gravitacionales. Estas ondas son ondulaciones o arrugas en el tejido del espacio-tiempo.

En 2023, se identificó un tipo específico de ondas gravitacionales. Estas ondas tienen una frecuencia tan baja que los científicos tardaron más de 10 años en observar un ciclo completo. Desde su descubrimiento, el misterio ha envuelto a estas ondas. Su origen no parece ser el típico, la colisión entre astros de gran masa.

Algunos científicos pensaban que esas ondas gravitacionales de baja frecuencia procedían de una transición de fase de primer orden, un cambio en la estructura del universo a medida que se expande y se enfría. Si esa hipótesis fuera cierta, esas extrañas ondas gravitacionales se habrían originado a partir de una transición que ocurrió muy poco después del Big Bang, la “explosión” colosal con la que nació el universo. Esa transición habría sido la que generó las masas de todas las partículas fundamentales conocidas.

Ahora, un nuevo estudio pone en duda que ese sea el origen de tales ondas gravitacionales.

El estudio lo ha realizado un equipo integrado, entre otros, por Peter Athron, del Departamento de Física e Instituto de Física Teórica de la Universidad Pedagógica de Nankín en China, y Andrew Fowlie, de la Universidad Xi'an Jiaotong – Liverpool (XJTLU) en China.

Los cálculos realizados en la nueva investigación indican que para que tales ondas gravitacionales hubieran sido producidas por la citada transición de fase de primer orden, la transición debería haber sido tan lenta que resultaría difícil que hubiera finalizado. La velocidad de la transición sería incluso menor que la velocidad con la que se expande el universo.

En el hipotético caso de que esa transición de fase de primer orden se hubiera acelerado hacia el final, no se daría la incongruencia de la lentitud excesiva, pero esa aceleración habría hecho cambiar la frecuencia de las ondas gravitacionales. No sería la misma de las ondas detectadas.

Recreación artística de una onda gravitacional de baja frecuencia. (Ilustración: Amazings / NCYT)

Por tanto, la fuente de esas ondas gravitacionales de baja frecuencia debe ser otra. El misterio de su origen se intensifica pues. Descartada la citada hipótesis, habrá que buscar otras y no va a ser tarea fácil.

El estudio se titula “Can Supercooled Phase Transitions Explain the Gravitational Wave Background Observed by Pulsar Timing Arrays?”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)