Nuestro universo es un mar caótico de ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales. Los astrónomos creen que las ondas de pares de agujeros negros supermasivos en órbita en galaxias distantes tienen años luz de largo y han estado tratando de observarlas durante décadas, y ahoraun paso más cerca gracias al telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA.
Fermi detecta rayos gamma, la forma de luz de mayor energía. Un equipo internacional de científicos examinó más de una década de datos de Fermi recopilados de púlsares, núcleos de estrellas que giran rápidamente y explotan como supernovas. Buscaron ligeras variaciones en el tiempo de llegadade los rayos gamma de estos púlsares, cambios que podrían haber sido causados por la luz que pasa a través de las ondas gravitacionales en su camino a la Tierra. Pero no encontraron ninguno.
Si bien no se detectaron ondas, el análisis muestra que, con más observaciones, estas ondas pueden estar al alcance de Fermi.
"Nos sorprendimos cuando descubrimos que Fermi podía ayudarnos a buscar ondas gravitacionales largas", dijo Matthew Kerr, físico investigador del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. en Washington. "Es nuevo en la refriega: los estudios de radio han sidorealizando búsquedas similares durante años. Pero Fermi y los rayos gamma tienen algunas características especiales que juntos los convierten en una herramienta muy poderosa en esta investigación".
Los resultados del estudio, codirigido por Kerr y Aditya Parthasarathy, investigadora del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, fueron publicados en línea por la revista Ciencia el 7 de abril.
Cuando los objetos masivos se aceleran, producen ondas gravitacionales que viajan a la velocidad de la luz. El Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser basado en tierra, que detectó ondas gravitacionales por primera vez en 2015, puede detectar ondas de decenas a cientos de millas de longitud de cresta a cresta,que pasan por delante de la Tierra en fracciones de segundo. La próxima antena espacial de interferómetro láser basada en el espacio recogerá ondas de millones a miles de millones de millas de largo.
Kerr y su equipo están buscando ondas que tengan años luz, o trillones de millas, de largo y que tarden años en pasar por la Tierra. Estas ondas largas son parte del fondo de ondas gravitacionales, un mar aleatorio de ondas generadas en parte por paresde agujeros negros supermasivos en los centros de galaxias fusionadas en todo el universo.
Para encontrarlos, los científicos necesitan detectores del tamaño de una galaxia llamados conjuntos de sincronización de púlsares. Estos conjuntos utilizan conjuntos específicos de púlsares de milisegundos, que giran tan rápido como las cuchillas de una licuadora. Los púlsares de milisegundos barren haces de radiación, desde radio hasta rayos gamma, más allá de nuestra líneade la vista, pareciendo latir con una regularidad increíble, como relojes cósmicos.
A medida que las ondas gravitacionales largas pasan entre uno de estos púlsares y la Tierra, retrasan o adelantan el tiempo de llegada de la luz en mil millonésimas de segundo. Al buscar un patrón específico de variaciones de pulso entre los púlsares de una matriz, los científicos esperan poder revelarolas pasando junto a ellos.
Los radioastrónomos han estado utilizando conjuntos de sincronización de púlsares durante décadas, y sus observaciones son las más sensibles a estas ondas gravitacionales. Pero los efectos interestelares complican el análisis de los datos de radio. El espacio está salpicado de electrones perdidos. A través de años luz, sus efectos se combinanpara desviar la trayectoria de las ondas de radio. Esto altera los tiempos de llegada de los pulsos a diferentes frecuencias. Los rayos gamma no sufren estas complicaciones, proporcionando tanto una sonda complementaria como una confirmación independiente de los resultados de radio.
"Los resultados de Fermi ya son un 30 % mejores que los conjuntos de sincronización de radio púlsares cuando se trata de detectar potencialmente el fondo de ondas gravitacionales", dijo Parthasarathy. "Con otros cinco años de recolección y análisis de datos de púlsares, será igualmentecapaz con la ventaja añadida de no tener que preocuparse por todos esos electrones perdidos".
Dentro de la próxima década, tanto los astrónomos de radio como los de rayos gamma esperan alcanzar sensibilidades que les permitan captar ondas gravitacionales de pares de monstruosos agujeros negros en órbita.
"La capacidad sin precedentes de Fermi para cronometrar con precisión la llegada de los rayos gamma y su amplio campo de visión hacen posible esta medición", dijo Judith Racusin, científica adjunta del proyecto Fermi en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Desde su lanzamiento,la misión nos ha sorprendido constantemente con nueva información sobre el cielo de rayos gamma. Todos estamos ansiosos por el próximo descubrimiento asombroso".
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por NASA/Centro de Vuelo Espacial Goddard. Original escrito por Jeanette Kazmierczak. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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