Los astrónomos dicen que han encontrado la primera evidencia de una forma de ondas gravitacionales teorizada desde hace mucho tiempo que crea un «zumbido de fondo» retumbando en todo el universo.
Los hallazgos, presentados el miércoles, son el producto de años de trabajo de cientos de científicos que utilizan radiotelescopios en América del Norte, Europa, China, India y Australia, y han sido aclamados como un avance importante que abre una nueva ventana al universo.
Predichas por primera vez por Albert Einstein hace más de un siglo, las ondas gravitacionales son ondas en el tejido del universo que viajan a través de todo a la velocidad de la luz casi sin obstáculos.
Su existencia no se confirmó hasta 2015, cuando los observatorios de Estados Unidos e Italia detectaron las primeras ondas gravitatorias creadas por la colisión de dos agujeros negros.
Estas ondas de «alta frecuencia» fueron el resultado de un solo evento violento que envió una ráfaga fuerte y corta hacia la Tierra.
Pero durante décadas, los científicos también han estado buscando ondas gravitacionales de baja frecuencia, que se cree que están rodando constantemente por el espacio como un ruido de fondo.
Estas ondas lentas pueden tardar años o incluso décadas en subir y bajar, y probablemente provengan de algunos de los objetos más grandes de nuestro universo: agujeros negros supermasivos de miles de millones de veces la masa del Sol.
Uniendo fuerzas bajo la bandera del consorcio International Pulsar Timing Array, los científicos finalmente han encontrado evidencia sólida de estas ondas de fondo.
«Ahora sabemos que el universo está inundado de ondas gravitacionales», dijo a la agencia de noticias AFP Michael Keith, del European Pulsar Timing Array.
Usando estrellas muertas como relojes
A medida que las ondas gravitacionales viajan a través del espacio, aprietan y estiran muy sutilmente todo lo que atraviesan.
Para encontrar evidencia de esta compresión y estiramiento a bajas frecuencias, los astrónomos observaron los púlsares, los núcleos muertos de estrellas que explotaron en una supernova. Algunos giran cientos de veces por segundo, lanzando rayos de ondas de radio a intervalos extremadamente regulares, como faros cósmicos.
Esto significa que pueden actuar como «un reloj muy, muy preciso», dijo Keith.
Para la nueva investigación, los radiotelescopios de todo el mundo apuntaron a un total de 115 púlsares en toda la Vía Láctea.
Luego, los científicos midieron las diferencias increíblemente pequeñas en el tiempo de los pulsos, buscando signos reveladores de ondas gravitacionales. El astrofísico francés Antoine Petiteau dijo que pudieron “detectar cambios de menos de una millonésima de segundo a lo largo de más de 20 años”.
La evidencia inicial era consistente con la teoría de la relatividad de Einstein y la comprensión actual de la ciencia del universo, dijeron los científicos.
Maura McLaughlin, del programa US Pulsar Search Collaboratory, dijo que estaban «asombrados» después de ver por primera vez evidencia de las olas en 2020.
Fue “realmente un momento mágico”, dijo en una conferencia de prensa.
Pero los científicos enfatizaron que aún no habían «detectado» definitivamente las ondas porque no habían alcanzado el nivel de certeza cinco sigma estándar de oro. Five sigma indica que existe una posibilidad entre un millón de que algo sea una casualidad estadística.
«Estamos frustrantemente por debajo de la marca», dijo Keith, y agregó que había un 99 por ciento de probabilidad de que la evidencia apuntara a ondas gravitacionales.
Cada país o grupo del consorcio publicó su investigación por separado en una variedad de revistas.
Steve Taylor, presidente del observatorio de ondas gravitacionales NANOGrav de América del Norte, dijo que una vez que se combinaron todos los datos, la marca de cinco sigma podría alcanzarse en uno o dos años.
La teoría principal es que las ondas provienen de pares de agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de galaxias que se fusionan lentamente. A diferencia de los que causaron las ondas gravitacionales detectadas anteriormente, estos agujeros negros son casi inimaginablemente grandes, a veces miles de millones de veces más grandes que el Sol.
Daniel Reardon, miembro de Parkes Pulsar Timing Array de Australia, dijo que, si se confirma, las ondas serían «la suma de todos los sistemas binarios de agujeros negros supermasivos que giran entre sí en los núcleos de las galaxias en todo el universo».
Los investigadores describieron el fondo de ondas gravitacionales del universo como el equivalente a escuchar el zumbido de un gran grupo de personas hablando en una fiesta, sin poder distinguir ninguna voz individual.
Otra teoría es que las ondas gravitacionales podrían deberse a la rápida expansión que se produjo un segundo después del Big Bang, un período llamado inflación cósmica que está oculto a la vista de los científicos.
Algunos científicos dijeron que las galaxias entre la Tierra y el Big Bang probablemente estaban «ahogando» tales ondas.
Pero en el futuro, las ondas gravitacionales de baja frecuencia podrían revelar más sobre esta expansión temprana y posiblemente arrojar luz sobre el misterio de la materia oscura, dijeron los científicos.
También podría ayudarlos a comprender más acerca de cómo se forman y evolucionan los agujeros negros y las galaxias.
