Una red de telescopios detectó por primera vez un ruido de fondo cósmico

El resultado es consecuencia de una vasta colaboración de los mayores radiotelescopios del mundo que consiguieron captar esta vibración del Universo con “la precisión de un reloj”, según celebran los autores de los trabajos publicados simultáneamente en varias revistas científicas.

Enunciadas por Albert Einstein en 1915, las ondas gravitacionales no pudieron ser detectadas hasta ahora, cuando un equipo de científicos pudo observar en forma directa lo que el premio Nobel predijo matemáticamente: las ínfimas perturbaciones del espacio-tiempo, parecidas a las ondas de agua en la superficie de un estanque.

Estas oscilaciones, que se propagan a la velocidad de la luz, nacen por el efecto de eventos cósmicos violentos, como la colisión de dos agujeros negros, y aunque están vinculadas a fenómenos masivos, las señales son extremadamente tenues.

AFP

En 2015, los detectores de ondas gravitatorias Ligo –ubicado en los Estados Unidos– y Virgo –localizado en Europa– revolucionaron la astrofísica al detectar un estremecimiento de una fracción de segundo procedente de la fusión de un sistema binario de dos agujeros negros ocurrida hace 1.300 millones de años, observación premiada con el Premio Nobel de Física 2017.

Esta vez, la señal detectada por la red de telescopios de Europa, los Estados Unidos, India, Australia y China del consorcio internacional Matriz de Sincronización de Púlsares (PTA, por sus siglas en inglés) es mucho más dilatada en el tiempo, lo que evoca un fenómeno de mayor escala.

“Hablamos de ondas gravitatorias generadas por agujeros negros de varios millones a varios miles de millones de veces la masa del Sol”, explica Gilles Theureau, astrónomo del Observatorio de París-PSL.

El “tic-tac” de los púlsares

Para detectar estas ondas, los científicos emplearon un nuevo camino: los púlsares de la Vía Láctea. Estas estrellas tienen una masa equivalente a una o dos veces la del Sol, pero comprimida en una esfera de una decena de kilómetros de diámetro.

Ultracompactos, estos astros giran sobre sí mismos a gran velocidad, que puede alcanzar hasta 700 vueltas por segundo, explican los investigadores del Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia. Esta rotación desenfrenada produce una radiación magnética en sus polos, que se parece al haz de luz de un faro, detectable gracias a las ondas de radio emitidas a baja frecuencia.

“A cada vuelta, los púlsares envían una suerte de pitidos ultrarregulares, que se erigen como destacados relojes naturales”, explica Lucas Guillemot, del laboratorio de física y química del medioambiente y del espacio (LPC2E) de Orleans.

Los científicos catalogaron grupos de púlsares para obtener una “malla celeste” en los meandros del espacio-tiempo. De esta forma pudieron medir una ínfima perturbación en su tic-tac, con “cambios inferiores a una millonésima de segundo en un lapso de veinte años”, señala Antoine Petiteau, del Comisariado de la Energía Atómica (CEA) de Francia.

“Estos retrasos están correlacionados, señal de una perturbación común en todos los púlsares, la firma característica de las ondas gravitacionales”, apunta Gilles Theureau. “Fue un momento mágico”, agregó durante la presentación del trabajo Maura McLaughlin, de la red estadounidense Colaboratorio de Ciencias Pulsar.

Como un restaurante ruidoso

¿Cuál es el origen de estas ondas? La hipótesis principal apunta a parejas de agujeros negros supermasivos, cada uno de ellos con un tamaño superior a nuestro sistema solar, “listos para chocarse”, dice Theureau.

Antoine Petiteau, cosmólogo de la Universidad de París, describe el fenómeno como “dos colosos que giran uno alrededor del otro antes de fusionarse, un baile que provoca ondas gravitacionales de un período de varios meses a varios años”.

Un ruido de fondo continuo que Michael Keith, de la red europea EPTA (European Pulsing Timing Array, por su nombre en inglés), compara con “un restaurante ruidoso con mucha gente hablando a tu alrededor”.

Las mediciones no permiten todavía afirmar si este ruido galáctico evoca la presencia de varias parejas de agujeros negros o de toda una población. Otra hipótesis sugiera un origen procedente de los primeros años del Universo, conocido como el periodo de inflación.

“Abrimos una nueva ventana al Universo”, dice Theureau. “Añadimos una nueva gama de vectores de información, complementaria a las investigaciones de Ligo y Virgo, que operan sobre distintas longitudes de ondas”, puntualiza Petiteau.

Esto podría, entre otras cuestiones, esclarecer el misterio de la formación de los agujeros negros supermasivos, que se cree que existen en el centro de todas las galaxias elípticas y espirales. Los científicos, sin embargo, advierten que deberán profundizar los estudios antes de llegar a una detección totalmente sólida, que se espera para dentro de un año.

“El criterio absoluto es que exista menos de una posibilidad entre un millón de que este ruido cósmico detectado haya ocurrido por casualidad”, subrayaron en un comunicado conjunto emitido por el Observatorio de París, el CNRS, el CEA y las universidades de Orleans y Paris Cité, algunos de los institutos que participaron en el descubrimiento.

(Con información de AFP)