Ondas gravitacionales

Ondas gravitacionales.

En física una onda gravitatoria es una ondulación en espacio-tiempo producida por un cuerpo masivo acelerado. La existencia de este tipo de onda, que consiste en la propagación de una perturbación gravitatoria en el espacio-tiempo y que se transmite a la velocidad de la luz, fue predicha por Einsten en su teoría de la relatividad general.

La primera observación directa de las ondas gravitatorias se logro el 14 de septiembre de 2015, los autores de la detención fueron los científicos del experimento LIGO, que tras un análisis minucioso de los resultados, anunciaron el descubrimiento al publico el 11 de febrero de 2016, 100 años después de que Einstein predijera la existencia de las ondas gravitacionales. La det4encion de ondas gravitacionales constituye la nueva e importante validación de la teoría de la relatividad general.

Antes del conocimiento, solo se reconocían evidencias indirectas de ellas, como el decaimiento del periodo orbital observando en un pulsar binario. En marzo de 2014 el experimento BICEP2 anuncio la detención de modos B en la polarización del fondo cósmico de microondas lo que sugería una prueba indirecta de ondas gravitatorias primordiales, los estudios combinados con el resultado de BICEP2 podrian ser explicados por la interferencia del polvo cósmico que fueron dejados de lado a falta de evidencias.

Las ondas gravitatorias constituyen funciones, generadas en la curvatura del espacio-tiempo que se propaga como las ondas a la velocidad de la luz. La radiación gravitatoria se genera cuando dichas ondas son emitidas por ciertos objetos o por sistema de objetos que gravitan entre si.

La radiación gravitatoria es una predicción central de la relatividad general y su detención es una prueba clave de la integridad de la estructura teórica de la obra de Einsten. Sin embargo, es probable que en el largo plazo sea aun mas importante como instrumento para la observación astronómica. Las observaciones del sistema púlsar binario Hulse-Taylor han proporcionado excelentes evidencias de que las predicciones de la relatividad general sobre la radiación gravitatoria son cuantitativamente correctas. Aún así la información de la astronomía sobre las posibles fuentes de radiación detectables es incompleta. 

Cada vez que una nueva banda de ondas electromagnéticas se abría a la observación astronómica con nuevos observatorios en esa longitud de onda tenia lugar el descubrimiento de fenómenos totalmente inesperados y parece probablemente que eso vuelva a ocurrir con el despliegue de los observatorios de ondas gravitatorias, en especial porque esas ondas gravitatorias llevan algunos tipos de información que la radiación electromagnética no puede transmitir.

En una multitudinaria conferencia de prensa en Washington, los científicos del observatorio estadounidense de interferometría láser (LIGO) pusieron fin a meses de rumores y gran expectación entre la comunidad investigadora ante un hallazgo que abre la puerta a redescubrir el Universo, esta vez, sin necesidad de la luz.

"Señoras y señores, hemos detectado las ondas gravitacionales. Lo hemos conseguido", anunció con orgullo el director ejecutivo del laboratorio LIGO, David Reitze, que recibió una gran ovación en una sala abarrotada de científicos y periodistas.

El hito de LIGO es doble: se trata de la primera detección directa de ondas gravitacionales y de la primera observación de la fusión de un sistema binario de agujeros negros.

Los físicos han concluido que las ondas gravitacionales detectadas se produjeron durante la fracción final de un segundo de la fusión de dos agujeros negros en uno más masivo. Esa colisión de dos agujeros negros había sido predicha pero nunca observada.

El choque ocurrió a una distancia de más de mil millones de años luz, de manera que los detectores de LIGO han observado un evento que ocurrió en un tiempo y una galaxia muy lejanos.

"Hemos tardado meses en ver que realmente eran las ondas gravitacionales. Pero lo que es verdaderamente emocionante es lo que viene después, abrimos una nueva ventana al Universo", anunció entusiasmado Reitze.

Las ondas fueron detectadas a las 09.51 horas GMT del pasado 14 de septiembre por los dos detectores de LIGO, uno localizado en Livingston (Luisiana) y otro en Hanford (Washington), a miles de kilómetros de distancia.

http://www.efe.com/efe/espana/sociedad/las-ondas-gravitacionales-de-einstein-abren-una-nueva-ventana-al-universo/10004-2836878

El fondo de ondas gravitacionales asociadas a agujeros negros podría ser mucho mayor de lo previsto

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El pasado mes de febrero, los responsables del experimento estadounidense LIGO anunciaron la primera detección directa de ondas gravitacionales, las vibraciones del espaciotiempo predichas por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. El histórico hallazgo correspondió a un evento observado el pasado 14 de septiembre y que fue atribuido a la colisión y posterior fusión de dos agujeros negros en una galaxia distante. Ahora, los miembros de las colaboraciones LIGO y Virgo (un experimento similar emplazado en Italia) se han basado en las propiedades de dicho evento para estimar el «ruido de fondo» gravitacional que deberían generar los sistemas binarios de agujeros negros distribuidos a lo largo y ancho del cosmos. Los resultados, que fueron publicados hace unos días en Physical Review Letters, sugieren que dicho fondo de ondas gravitacionales podría ser bastante mayor de lo que se pensaba. De ser el caso, su detección debería llegar en los próximos años.

El hallazgo de la colaboración LIGO no solo sirivió para confirmar una de las predicciones clave de la relatividad general, sino que demostró que el ser humano ya dispone de la tecnología necesaria para estudiar el cosmos de una forma completamente nueva. Hasta ahora, prácticamente el único medio del que disponían los astrónomos para explorar el universo se basaba en el análisis de la luz procedente de las estrellas, las galaxias y otras fuentes cósmicas; es decir, en el estudio de la radiación electromagnética. A partir de ahora, sin embargo, los investigadores tendrán acceso a un tipo de información a la que hasta hace poco los instrumentos de medida eran ciegos: la asociada a la radiación gravitatoria.

Al igual que ocurre con la luz, la radiación gravitatoria que llega a Tierra puede clasificarse en dos grandes grupos: la procedente de fuentes «puntuales», como la colisión de agujeros negros detectada por LIGO (análoga, por ejemplo, a la luz que llega de una estrella o una galaxia), y una especie de «ruido gravitacional» que impregnaría de manera uniforme todo el cosmos (como, en el caso de la luz, ocurre con el fondo cósmico de microondas y otros fondos difusos similares). Entre los fenómenos que contribuirían a dicho fondo gravitacional destacan dos: por un lado, las ondas generadas por colisiones de agujeros negros y otros objetos compactos que, a lo largo de la historia cósmica, habrían tenido lugar por todo el universo, pero demasiado lejos de la Tierra como para poder resolver sus detalles; y, por otro, las ondas gravitacionales producidas durante la gran explosión que dio origen al universo.

En el nuevo artículo, los investigadores han estimado la magnitud del fondo gravitacional asociado a las colisiones de agujeros negros tomando como base las propiedades del evento anunciado en febrero. Dicho evento fue atribuido a una colisión de dos agujeros negros de unas 30 masas solares cada uno, la cual habría tenido lugar a unos 1300 millones de años luz de nuestro planeta. Un aspecto curioso de aquel fenómeno fue que la masa inferida de los agujeros negros resultó ser mayor de lo que hasta ahora consideraban numerosos modelos. Así pues, con ese dato en la mano, los investigadores han supuesto que la detección de LIGO no fue particularmente especial o afortunada, sino que correspondió a una colisión típica de dos agujeros negros. Si la mayoría de los cataclismos de este tipo ocurridos en el universo tuviesen unas características parecidas a las del fenómeno observado por LIGO, ¿cómo contribuirían tales eventos al fondo de ondas gravitacionales?

A partir de los datos disponibles, los autores estiman que, de media, en el universo deberían producirse entre 2 y 50 colisiones de agujeros negros como la observada por año y por gigapársec cúbico (un gigapársec equivale a 3260 millones de años luz). Ese dato implicaría que, en general, el fondo de ondas gravitacionales asociado a sistemas binarios de agujeros negros podría ser bastante mayor de lo previsto hasta ahora. De ser el caso, los investigadores concluyen que los experimentos LIGO y Virgo deberían poder observar dicho fondo hacia 2020, cuando se espera que sus detectores alcancen la máxima sensibilidad para la que fueron diseñados. Medir de manera directa el fondo de ondas gravitacionales generado por fuentes astrofísicas no solo constituiría un resultado de primer orden en sí mismo, sino que, en un futuro, conocer la magnitud de dicho fondo debería ayudar a extraer del fondo total la componente debida a las ondas gravitacionales procedentes de la gran explosión.