La falta de ondas gravitatorias pone límites a las exóticas teorías cosmológicas

Esta vez, los científicos están entusiasmados por no encontrar nada.

En unos resultados anunciados hoy, un enorme experimento físico construido para detectar ondas gravitatorias aún no ha encontrado ninguna.

En lugar de estar disgustados por no tener ningún hallazgo, los físicos dicen que los resultados son los que esperaban, y de hecho les ayuda a estrechar las posibilidades de saber qué aspecto tenía el universo justo tras su nacimiento.

La Colaboración Científica del Observatorio de Ondas Gravitatorias del Interferómetro Láser (LIGO) es un conjunto de instrumentos en Louisiana y Washington construido para buscar pruebas de ondas gravitatorias, las cuales son teóricas ondulaciones en el espacio-tiempo que se cree que están causadas por la aceleración de masa. Nadie ha detectado aún directamente estas ondas, aunque se predicen en la Teoría de la Relatividad General de Einstein, y la idea predominante es que impregnan nuestro universo.

En teoría, cada vez que una masa acelera – incluso cuando te levantas de tu silla – la curvatura del espacio-tiempo cambia, y se producen las ondas. No obstante, las ondas gravitatorias producidas por una persona son tan pequeñas que son despreciables. Las ondas producidas por grandes masas, sin embargo, tales como la colisión de dos agujeros negros o una gran explosión de supernova, podría ser lo bastante grande para ser detectada.

Resultado nulo

LIGO ha estado funcionando sólo durante unos pocos años – los nuevos resultados están basados en las medidas tomadas entre 2005 y 2007 – y aún no está en su máximo nivel de sensibilidad. El hecho de que este primer periodo de observaciones no detectara ondas gravitatorias permite a los investigadores descartar la posibilidad de ondas por encima de un cierto umbral de amplitud. En otras palabras, si hubiera ondas lo bastante grandes para que LIGO las detectara, lo habría hecho. Dado que no las ha detectado, es improbable que exista.

“No diría que es sorprendente descartarlas”, dijo Vuk Mandic, físico de la Universidad de Minnesota que lideró el nuevo análisis. La mayor parte de los físicos creen que los modelos que habrían producido las ondas gravitatorias por encima del umbral que podría haberse visto hasta el momento, son improbables, comentan.

La siguiente fase del proyecto, conocido como LIGO Avanzado, mejorará la sensibilidad del instrumento permitiendo a los científicos estudiar un volumen de espacio 1000 veces mayor que el actual rango del proyecto.

“Si LIGO Avanzado no ve ondas gravitatorias creo que la gente quedará muy sorprendida”, dijo Mandic a SPACE.com. “Es probable que tal situación requiriese de una revisión de la Relatividad General”.

En particular, los científicos esperan finalmente encontrar pruebas de ondas gravitatorias creadas por el Big Bang, la explosión que se cree que dio inicio al universo. De acuerdo con la teoría, el Big Bang habría provocado una inundación de ondas gravitatorias cuyas repercusiones podrían verse aún en la actualidad. Estas repercusiones de muchas ondas de distintos tamaños y direcciones solapadas unas sobre otras, muy similar a la caótica superficie de un estanque cuando cae la lluvia, se conoce como “fondo estocástico”.

El resultado nulo de LIGO ha limitado la fuerza posible del fondo estocástico. Ahora que los investigadores saben que este fondo no puede ser lo bastante fuerte como para que lo hayamos detectado, pueden poner nuevas restricciones en los detalles del aspecto del universo en sus primeros momentos.

“Lo que hace esto tan apasionante es que es realmente la única forma de estudiar los inicios del universo”, dijo David Reitze, físico de la Universidad de Florida y portavoz de la Colaboración Científica LIGO. “Esto empieza a poner límites a algunos exóticos modelos de la cosmología”.

Por ejemplo, algunos modelos predicen la existencia de cuerdas cósmicas, que son bucles en el espacio-tiempo que pueden haberse formado en los inicios del universo y estirarse a grandes escalas junto con la expansión del universo. Estos objetos se cree que producen estallidos de ondas gravitatorias cuando oscilan. Dado que no se han detectado ondas gravitatorias de gran amplitud, las cuerdas cósmicas, en caso de existir, deben ser más pequeñas de lo que predicen algunos modelos.

Los resultados se detallan en el ejemplar del 20 de agosto de la revista Nature.

Detectores de rayos láser

LIGO está compuesto de una serie de detectores en forma de L. En cada detector, cada rayo láser se divide en dos, y cada mitad se envía a uno de los brazos de la L, volviendo a reunir luego ambos. Si los dos rayos láser han viajado la misma distancia en sus brazos separados, cuando se fusionan de nuevo deben solaparse perfectamente.

Las ondas gravitatorias se cree que estiran y comprimen las dimensiones del espacio-tiempo de forma perpendicular a la onda.

Si una onda gravitatoria lo suficientemente fuerte pasa a través del área de los detectores, estirará uno de los brazos de la L y comprimirá el otro, provocando que el primer rayo láser se desplace respecto al segundo. Los investigadores notarían esto como una ligera pérdida de energía en el rayo láser resultante.

Si se encuentra la misma señal en los detectores tanto de Louisiana como de Washington, los científicos pueden descartar cualquier casualidad local en los resultados.

“El experimento es complejo”, escribe el físico de Caltech Marc Kamionkowski, que no estuvo implicado en el proyecto LIGO, en un ensayo que acompaña al artículo de Nature. “Requiere la detección de cambios minúsculos”.

Kamionkowski llamó a LIGO “una hazaña experimental”.

Si finalmente LIGO detecta ondas gravitatorias, las particularidades de las ondas, incluyendo sus frecuencias, dirán a los investigadores si son parte del fondo estocástico, o provocados por algo más reciente, como una supernova cercana.


Autor: Clara Moskowitz
Fecha Original: 19 de agosto de 2009
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Comments (3)

  1. Gonzalo

    Siempre me intereso esta teoria de las ondas gravitatorias, parece logico pensar en algo asi, esperemos a ver que dice LIGO Avanzado.

  2. ¿Entusiasmados por no detectarlas? ¿No tienen más moral que el Alcoyano? :-)
    Imagino que si las hubieran detectado les romperia el esquema teorico que siguen, pero ya hay ganas en detectarlas, ya, no sea que no existan … (Herejia!!!) :-)

  3. [...] Ciencia Kanija: La falta de ondas gravitatorias pone límites a las exóticas teorías cosmológicas. Parece que a los científicos no les arredra nada (más moral que el Alcoyano). Unas instalaciones [...]

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