20 de agosto 2009
LIGO / Caltech
Un avance significativo en nuestra comprensión de la evolución temprana del Universo se ha logrado por parte de un equipo de científicos asociados a la Colaboración Científica y a la Colaboración Virgo del observatorio de ondas gravitacionales por interferómetro láser LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Los resultados del equipo aparecerán en la edición del 20 de agosto 2009 de la revista Nature.
Los científicos de ondas gravitatorias, entre ellos Lee Samuel Finn, profesor de física y de astronomía y astrofísica de la Universidad del Estado de Pensilvania (Penn State) y Benjamín Owen, profesor de física de Penn State, han puesto nuevas restricciones a los detalles de cómo lucía el Universo en sus primeros momentos. Análisis de los datos del equipo, tomados durante un lapso de dos años, entre 2005 y 2007, han establecido los límites aún más estrictos sobre la cantidad de ondas gravitatorias que podrían haber llegado del Big Bang.
“Nuestros resultados son un paso importante hacia la detección de las ondas gravitatorias primordiales – ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo – que se han creado cuando el Universo se expandió, en sus primeros momentos”, dijo Finn, miembro de la Colaboración Científica de LIGO desde su creación. “Este tipo de información puede proveer pistas vitales para la comprensión de cómo evolucionó la estructura del Universo. Por ejemplo, ¿por qué nuestro Universo está agrupado en galaxias? Esta información también nos dice si algunas de las propuestas fantásticas acerca de la forma en que nuestro Universo llegó a ser, son correctas”.
El Big Bang se cree que creó un flujo de ondas gravitatorias que aún llenan el Universo y llevan información acerca de cómo era el Universo inmediatamente después del Big Bang. Estas ondas deberían observarse como un “fondo estocástico”, análogo a una superposición de muchas ondas de diferentes tamaños y direcciones en la superficie de un estanque. La amplitud de este fondo está directamente relacionada con los parámetros que rigieron el comportamiento del Universo durante el primer minuto después del Big Bang.
Según Finn, “el espacio-tiempo es el escenario viviente donde se representa el drama del Universo. Las ondas gravitacionales estocásticas primordiales son las arrugas, torceduras y dobleces en el espacio-tiempo que se establecieron cuando el Universo se expandió desde los primeros momentos hasta el presente. Las observaciones que presentamos en este trabajo son el sondeo más directo y cercano del marco en el que el Universo vive y respira”.
La investigación también restringe los modelos de cuerdas cósmicas, los objetos que se propone han quedado desde el principio del Universo y posteriormente se extendieron a longitudes enormes por la expansión del Universo. Las cuerdas, algunos cosmólogos dicen, pueden formar bucles que producen ondas gravitacionales, a medida que oscilan, decaen y, finalmente, desaparecen.
Las ondas gravitacionales llevan consigo información sobre sus orígenes violentos y sobre la naturaleza de la gravedad que no pueden ser obtenidas por las herramientas astronómicas convencionales. La existencia de las ondas fue predicha por Albert Einstein en 1916 en su teoría de la relatividad general. La evidencia de la existencia de estas ondas fue publicada, por primera vez, en la revista Nature, por J.H. Taylor, L.A. Fowler y P.M. McCulloch, en 1979. Los instrumentos de LIGO han buscado activamente estas ondas desde el año 2002 y el interferómetro Virgo se unió a la búsqueda, en 2007.
Los autores del trabajo informan que el fondo estocástico de ondas gravitacionales todavía no ha sido descubierto. Pero el no descubrimiento del fondo descrito en el artículo de Nature ofrece su propia marca de conocimiento de la historia temprana del Universo.
Los datos usados en el análisis fuero recogidos de los interferómetros de LIGO, un detector de 2 km y uno de 4 km en Hanford, Washington, y un instrumento de 4 km en Livingston, Louisiana. Cada uno de los interferómetros con forma de L utiliza un láser dividido en dos haces que viajan de ida y vuelta a lo largo de los brazos del interferómetro. Los dos haces se utilizan para monitorear la diferencia entre las longitudes de los dos brazos del interferómetro. Según la teoría de la relatividad general, un brazo del interferómetro se estira un poco mientras que el otro se comprime otro poco cuando pasa una onda gravitacional. El interferómetro se construyó de tal forma que puede detectar un cambio de menos de una milésima del diámetro de un núcleo atómico en las longitudes de los brazos, uno respecto al otro.
Según Francesco Fidecaro, profesor de física de la Universidad de Pisa y el Istituto Nacional de Física Nuclear, en Italia, y portavoz para la Colaboración Virgo: “Los científicos de la Colaboración Científica de LIGO y de la Colaboración Virgo han unido sus esfuerzos para hacer el mejor uso de sus instrumentos. La combinación de datos simultánea de los interferómetros de LIGO y Virgo da información sobre las fuentes de ondas gravitacionales que no son accesibles por otros medios. Es muy sugestivo que en el primer resultado de esta alianza se hace uso de la característica única de las ondas gravitacionales de poder investigar el Universo temprano. Esto es muy prometedor para el futuro “, dijo.
Maria Alessandra Papa, científica senior del Instituto Max Planck de Física Gravitacional y jefa de estrategia general del proyecto de análisis de datos agregó: “Cientos de científicos trabajan muy duro para obtener resultados fundamentales, como por ejemplo: los científicos de diseño de instrumentos que comisionan y operan los detectores, los equipos que preparan los datos para las búsquedas astrofísicas, y los analistas de datos que desarrollan e implementan técnicas sensibles para buscar estas muy débiles y huidizas señales, en los datos”.
El próximo hito importante para LIGO es el proyecto LIGO Avanzado, programado para comenzar a operar en 2014. LIGO Avanzado incorporará los diseños y tecnologías avanzados que se han desarrollado por la Colaboración Científica LIGO. Es financiado por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de los Estados Unidos, con contribuciones adicionales del Consejo de Servicios Científicos del Reino Unido (STFC) y la Sociedad Max Planck, de Alemania.
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Etiquetas: Big Bang, Cosmología, ondas gravitacionales
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Gracias. Otra buena nota. Está bien, reconozco que soy parcial, son materia de mi interés desde siempre. Y a propósito del tema, olvidé contar en el comentario del post anterior que ya en el número de octubre de 1999 de National Geographic en español, dentro de un dossier completísimo -al nivel que esa revista acostumbra hacerlos-, sobre el estado del arte de la astronomía de espacio profundo y especialmente en el aspecto observacional, uno de los artículos se dedicaba a LIGO y las ondas gravitacionales. Allí empezó mi interés por el tema.
Y si… disfrutaré esta nota.
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