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NANOGrav encuentra el primer indicio de la existencia de ondas gravitaciones de gran longitud de onda que formarían un fondo que llenaría todo el espacio y que sería generado por la fusión de agujeros negros supermasivos.

Sabemos ya de la existencia de las ondas gravitacionales gracias a los interferómetros LIGO-Virgo. Además, pronto entrarán en servicio nuevos interférometros en otras partes del mundo.

Con estos instrumentos hemos tenido pruebas de la colisión de agujeros negros o de estos con estrellas de neutrones. Con ello hemos podido aprender mucho sobre estos fenómenos.

Pero las ondas gravitatorias (OG) vienen en multitud de «sabores» dependiendo de su longitud de onda y un detector del tipo que sea no puede tener un tamaño menor a la longitud de onda de lo que quiere detectar. Así que estos interferómetros no nos sirven para todos los casos.

Se cree que hay un fondo de ondas gravitacionales que baña todo el espacio. Pero este fondo es complicado de medir y quizás se necesite un instrumento del tamaño de una galaxia para poderlo detectar.

Si queremos medir ondas de la gama del nanohercio la longitud de onda implicada es enorme. Recordemos que una onda de 1 nanohercio tiene una longitud de onda de unos 31 años luz, así que está fuera de lugar usar un instrumento de ese tamaño para detectarlas. Es decir, la cresta de una de estas ondas puede tardar años en cruzar la Tierra desde que llegan las primeras partes de la onda. Por lo tanto, no se pueden detectar directamente. Lo malo es que ondas de esa frecuencia deberían existir y formarían parte de ese fondo.

Pues bien, eso se puede conseguir gracias a la observación precisa de púlsares en nuestra galaxia. De eso trata el proyecto NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves), entre otros.

Durante 13 años los investigadores de este proyecto han estado midiendo estos pulsares de la Vía Láctea para detectar este fondo de ondas gravitacionales. De momento no tienen pruebas contundentes de la existencia del fondo, pero empiezan a tener indicios interesantes.

«Hemos encontrado una fuerte señal en nuestra base de datos, pero no podemos decir aún que esto es el fondo de ondas gravitacionales», dice Joseph Simon (University of Colorado Boulder). Líder del artículo.

Este fondo no estaría originado por los choques observados por LIGO, que producen señales de corta vida, sino que estaría ligado a fusiones de agujeros negros supermasivos que hay en los centros galácticos y cuya suma de emisiones produciría un «ruido» de fondo permanente.

La detección de este fondo proporcionaría una nueva herramienta para saber más sobre estos objetos supermasivos de los centros galácticos.

Esta señal que parece que se ha detectado sugiere que los agujeros negros supermasivos son propensos a unirse y que estas colisiones producirían ondas a lo largo de todo el Universo que al final crearían un fondo de ruido continuo.

Se está realizando un esfuerzo internacional de distintos grupos de investigación que colaboran entre sí para detectar este fondo y que forman una red denominada International Pulsar Timing Array.

«Otros observatorios buscan ondas gravitacionales del orden de segundos. Nosotros estamos buscando ondas del orden de años o décadas», dice Simon.

NANOGrav usa radiotelescopios para observar púlsares, no ondas gravitacionales directamente. Estos no son más que estrellas de neutrones que emiten ondas electromagnéticas que nos llegan en forma de pulsos debido al giro de la propia estrella. Los púlsares actúan como faros en nuestra galaxia y son extremadamente precisos en su giro durante muchísimo tiempo.

Sin embargo, si alguna onda gravitacional cruza el espacio en donde está el púlsar, el patrón que recibimos de él cambia un poco para volver luego a su estado original. Así que la observación de púlsares permitiría la detección del fondo de OG. Sólo hay que vigilar los posibles cambios en la recepción de estas señales.

Se trata, en concreto de medir pequeñas desviaciones del orden de unos pocos de cientos de nanosegundos en la frecuencia de giro de púlsares de giro rápido.

NANOGrav ha estado observando 45 púlsares a lo largo de los últimos 3 años y, en algunos casos, durante una década.

Estos investigadores han encontrado una señal que podría corresponder a lo esperado. De momento no pueden afirmar que el cambio en la señal sea debido a las OG, pues necesitan más casos de púlsares a los que les haya pasado lo mismo para tener así cierta estadística . Además, deben observar púlsares de periodo largo para asegurarse.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Ilustración: David Champion