Las ondas gravitacionales son ondas en el espacio-tiempo, representadas por una red verde, producida por cuerpos en aceleración, como las interacciones de agujeros negros supermasivos. Estas ondas afectan el tiempo que tardan las señales de radio de los púlsares en llegar a la Tierra. Crédito: David Champion/NASA, JPL
Un equipo de astrónomos europeos, junto con colegas de India y Japón, presentó evidencia que sugiere fuertemente la detección de ondas gravitacionales de muy baja frecuencia. Tales ondas, que no se habían observado antes, probablemente provengan de pares de agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias en fusión.
El descubrimiento es el resultado de más de 25 años de observaciones con los radiotelescopios más sensibles de Europa e India, incluido el radiotelescopio de síntesis de Westerbork (WSRT) en los Países Bajos. Al hacerlo, han abierto una nueva ventana al estudio de las ondas gravitacionales que podría dar a los astrónomos un vistazo a los secretos mejor guardados del universo. La investigación del equipo se publicó en una serie de artículos de revistas. Astronomía y Astrofísica.
Los científicos del equipo están colaborando en el European Pulsar Timing Array (EPTA) y el Indian Pulsar Timing Array (InPTA). Bajo EPTA, astrónomos y físicos teóricos de más de diez instituciones en toda Europa están utilizando observaciones de pulsos muy regulares de púlsares (estrellas de neutrones giratorias altamente magnetizadas) como un detector de ondas gravitacionales que son esencialmente del tamaño de nuestra Vía Láctea. Participan astrónomos holandeses de ASTRON y la Universidad de Radboud. También se anunció hoy que otros equipos de todo el mundo informaron de forma independiente los mismos avistamientos.
relojes cosmológicos
El detector de ondas gravitacionales astronómicamente extenso, que incluye 25 púlsares especialmente seleccionados dispersos por toda la Vía Láctea, permite a los científicos estudiar ondas gravitacionales de frecuencia ultra baja con longitudes de varios años luz. Tales frecuencias son imposibles de observar con detectores como LIGO y Virgo, que están limitados a longitudes de onda de unos pocos kilómetros. Estas frecuencias ultrabajas (nanohercios) brindan la oportunidad de observar fuentes y fenómenos únicos.
Emma van der Wateren, Ph.D. estudiante del Instituto Holandés de Radioastronomía ASTRON y la Universidad de Radboud, explica: “Los púlsares son relojes cosmológicos increíblemente precisos. Usamos cambios en la extrema regularidad del ‘tic-tac’ de los relojes para detectar el estiramiento y la compresión sutiles del espacio-tiempo causados por las ondas gravitacionales”. de agujeros negros supermasivos orbitando unos a otros muy lentamente.
Los científicos creen que los resultados abren una nueva ventana para explorar el universo. La astrónoma Gemma Janssen (ASTRON, RU) dice: “Estas ondas gravitacionales de muy baja frecuencia contienen información sobre los secretos mejor guardados del universo. Todavía sabemos muy poco sobre la población de agujeros negros binarios masivos, de millones a miles de millones de veces la masa del sol, que se forman cuando las galaxias se fusionan”.
Observaciones coordinadas
“Fue toda una empresa”, agregó Ben Stappers del Centro de Astrofísica Jodrell Bank en el Reino Unido. en el Observatorio de Jodrell Bank en Gran Bretaña (Reino Unido), el Radiotelescopio de Nançay en Francia, el Radiotelescopio de Cerdeña en Italia y el Radiotelescopio de Síntesis de Westerbork en los Países Bajos”.
Para mayor sensibilidad, los astrónomos de los telescopios europeos realizaron observaciones simultáneas precisas de púlsares seleccionados. Hicieron esto una vez al mes además de sus observaciones regulares. Las observaciones de EPTA se complementaron con datos de InPTA, lo que resultó en un conjunto de datos extremadamente sensible.
Westerbork
La contribución holandesa a los datos de la EPTA es un conjunto de datos de observaciones mensuales de púlsares durante 16 años con el telescopio Westerbork. Cees Bassa, científico de ASTRON, explica: “El conjunto de datos de Westerbork es único en el sentido de que las señales no solo se midieron en frecuencias más bajas, sino también en frecuencias más altas, que generalmente se registran. Este enfoque de doble frecuencia nos permitió tener en cuenta la influencia del clima espacial, lo que hace que todo el conjunto de datos sea más sensible a las señales de ondas gravitacionales”.
Además de observar los púlsares, los astrónomos de los Países Bajos también fueron responsables del desarrollo de una nueva generación de instrumentos de púlsares. Estos instrumentos se utilizan ahora para observar púlsares en todos los radiotelescopios europeos.
Otros equipos
Los resultados de la EPTA se presentaron simultáneamente con resultados similares de otros equipos repartidos por todo el mundo: el Pulsar Timing Array de Australia, China y Norteamérica (PPTA, CPTA y NANOGrav, respectivamente). “Los resultados obtenidos de forma independiente son consistentes entre sí, lo que nos da aún más confianza de que esta señal inicial realmente proviene de ondas gravitacionales”, dijo Janssen.
Los científicos de los principales Pulsar Timing Arrays combinan sus conjuntos de datos para generar el International Pulsar Timing Array. El objetivo es ampliar y conectar los conjuntos de datos de la PTA y, en última instancia, crear un conjunto de datos común. En última instancia, esto conducirá a nuevos conocimientos sobre la evolución de los agujeros negros supermasivos y las enormes galaxias en las que se formaron.
Proporcionado por la Universidad de Radboud