Púlsares: Unos baratos detectores de ondas gravitatorias

Artículo publicado el 15 de octubre de 2012 en The Physics ArXiv Blog

Las ondas gravitatorias hacen que los púlsares sean más tenues, un fenómeno que está inspirando una nueva forma de buscar las esquivas ondas en el espacio-tiempo.

La búsqueda de ondas gravitatorias es una de las empresas científicas más grandes de los tiempos modernos. Su descubrimiento permitirá a los astrónomos escrutar el cosmos de una forma totalmente nueva y estudiar fenómenos exóticos tales como las colisiones entre los agujeros negros y las estrellas de neutrones.

Pulsar SXP 1062


En la Tierra, los físicos han construido caros detectores que pueden medir la forma en la que las ondas gravitatorias comprimen y estiran el espacio-tiempo a su paso. A pesar de los años de estudio y los millones de dólares de inversión, estas máquinas no han encontrado absolutamente nada.

Pero hay otra forma de buscar ondas gravitatorias: buscar el efecto en los púlsares cuando las ondas atraviesan la galaxia como olas en un estanque.

Un púlsar es una estrella de neutrones giratoria que emite un potente haz de ondas de radio, el cual barre el espacio como la luz de un faro. Desde la Tierra, los púlsares se ven como si lanzaran un destello con un periodo entre los segundos y los milisegundos, con una constancia más precisa que la de un reloj atómico.

Esto ha dado una idea a los astrónomos. Cuando una onda gravitatoria pasa a través del sistema solar, el estirado del espacio-tiempo influirá en el tiempo de llegada de la señal del pulsar. Por lo que la idea es que los astrónomos observen muchos púlsares en distintas direcciones, buscando los reveladores cambios provocados por las ondas gravitatorias.

Este conjunto de sincronización de púlsares debería atenuarse cuando las ondas gravitatorias atraviesen el sistema solar, como la luz del sol a través de un aislamiento térmico en un día caluroso.

Ya se trató el tema hace unos años cuando era poco menos que un brillo en los ojos de unos pocos pero ambiciosos astrónomos. Las cosas han avanzado desde entonces.

Hoy, George Hobbs de la Australia Telescope National Facility en Epping destaca el progreso que se ha realizado en varios frentes. La primera tarea es medir el momento de llegada de los haces de los púlsares con la precisión requerida.

Luego, estos resultados experimentales se comparan con un modelo de ordenador de los púlsares para calcular la diferencia entre el tiempo de llegada esperado y el medido.

La diferencia puede ser el resultado de varios factores, tales como errores en el estándar de sincronización o la turbulencia en el medio interestelar que interfiere con la señal. Pero una vez que se tiene esto en cuenta, cualquier diferencia adicional se debería a las ondas gravitatorias.

El ruido procedente de distintas fuentes hace que esta tarea sea extremadamente compleja, pero Hobbs es optimista sobre el futuro. Dice que el actual descubrimiento de nuevos púlsares anima a la construcción de varios radiotelescopios nuevos de mayor sensibilidad, como el Telescopio Esférico (FAST) de 500 metros en China y el Square Kilometre Array (SKA) en Australia y Suráfrica.

Aún quedan retos importantes por delante. Nadie está seguro de qué aspecto tendría la señal de las ondas gravitatorias. Los astrónomos no se ponen de acuerdo sobre si será un tipo de susurro de fondo, un gorjeo, un estallido o alguna otra señal.

Tampoco se jugarían el cuello por decir cuándo se descubrirán finalmente las ondas. Está claro que los astrónomos han aprendido la lección después de varias décadas de falsas promesas sobre el tema, y Hobbs también mantiene un diligente silencio.

El gran miedo que todos callan es que las ondas gravitatorias sean mucho más tenues y difíciles de detectar de lo que nadie haya imaginado.

Los astrónomos suponen que las ondas viajarán sin obstáculos a través del espacio-tiempo a la velocidad de la luz. Pero cualquier pequeño efecto de amortiguación cambiaría esto drásticamente.

Sabemos que el universo está repleto de asombrosas cantidades de materia y energía oscuras, cosas de las que no sabemos casi nada. Por lo que no está más allá de los límites de lo posible que estas (u otras) cosas pudiesen interactuar con las ondas gravitatorias de formas importantes.

Si resulta ser el caso, habrá algunos pisapapeles muy caros cogiendo polvo en obsoletos laboratorios de ondas gravitatorias de todo el mundo.

Los experimentos del conjunto de sincronización de púlsares, por otra parte, son económicamente mejores. Son mucho más baratos que los detectores dedicados y también pueden usarse para otras valiosas observaciones. En una era de austeridad, merece la pena aplaudir este enfoque.


Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1210.2774: Pulsar Timing Arrays: Status and Techniques

Fecha Original: 15 de octubre de 2012
Enlace Original

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Comments (5)

  1. El tonto del pueblo

    El gran miedo es que las ondas gravitatorias no existan (tendríamos un problema con la tº de la relatividad). Pero bueno, siempre cabe la posibilidad de suponer que si no se detectan es porque son demasiado débiles xD

    Así pues, nos encontramos ante un dilema: se puede falsar o no la hipótesis que existen ondas gravitacionales!?

    Saludos!

    • ¡Hola, amigo!

      Espero que, finalmente, se detecten esas ondas emitidas por los grandes cuerpos que de una u otra manera vibran y entre los que se producen colisiones que, ¿por qué no van a producir ondas de gravedad que nos hablen de lo que allí pasó?

      El Proyecto LIGO y otros andan a la casa de ellas y, como ocurre con el gravitón, se hacen de rogar las puñeteras, o, es posible, que los aparatos diseñados para captarlas no sean los más adecuados.

      ¡Habrá que esperar!

    • Dr. Weyl

      Sí, por la pérdida de energía de los sistemas dobles en rotación. La única forma de que pierdan energía (en el marco RG) es precisamente por emisión de ondas gravitacionales. Por supuesto, como es una predicción autocontenida, el tema de la falsabilidad sigue estando patinete, pero seguro que se les ocurre algo. El problema, a mi juicio, viene de que los AN están muy mal encajados en la relatividad (deberían emitir ondas gravitacionales como posesos, sobre todo los centrales galácticos si es que existen), pero como tienen todo cogido con alfileres no les interesa menear el tema no sea que se vaya a la mierda el tema AN (sin ganar nada sobre las ondas).

    • Tom Wood

      “La diferencia puede ser el resultado de varios factores, tales como errores en el estándar de sincronización o la turbulencia en el medio interestelar que interfiere con la señal. Pero una vez que se tiene esto en cuenta, cualquier diferencia adicional se debería a las ondas gravitatorias”

      ¡Tengan vergueta física y respeten lo que pregonan, sean consecuentes con sus creencias!

      Se olvida del montón de fantasmas físicos-matemáticos que se inventan y le dan estatus de universal (estilo gravedad).
      ¡Por que los usa cuando les conviene y los quietan cuando no les conviene! Por que somos tontitos que nos tragamos todo lo que viene de arriba,…
      Es decir; en buenas prácticas físicas deben de agregarle a sus modelos, ha ese vasto universo que atraviesan las sus ondas gravitacionales:
      -la gravedad de otros cuerpos y los cuerpos que las producen (universal),
      -los neutrinos (universal),
      -las ondas electromagnéticas en todo el espectro (luz, desde las de radio,.. hasta las gammas) (universal)
      -las partículas con masas que pululan en los espacios interestelares (universal)
      -los rayos cósmicos (universales)
      -la materia oscura (universal)
      -la energía oscura (universal),
      -el fantasmagórico campo de Higg (universal),
      -el vacío quántico (universal),
      -el fondo cósmico de microondas (CMB) (universal),
      -las cuerdas (¡teoría!) (universales también),
      -la acción que de alguna forma ejercen los multiuniversos paralelos (vecinitos),
      -el viento solar (universal dentro de las galaxias y sus soles),
      -el éter; que tal y como esta la cosa, no es descabellado renacerlo, con unos truquitos de la física-matemática y una bonita modelación por ordenador, fácilmente tendríamos el neo-éter publicable en… (Universal),…
      http://francisthemulenews.wordpress.com/2012/09/25/que-sabemos-de-la-gigantesca-nube-de-gas-caliente-que-rodea-nuestra-galaxia/
      Hay miles de cosas mas que se inventa el teoricidio demedido, he innatural actual, pero no las pongo por ser menos famosas,… cosas reales, FrankEnsteinizadas. Cosas universales, que no lo son y otras que ni existen; que lo único que hacen enrarecer las investigaciones, confundir a los iniciados, a los comunicadores sociales y a los profesores trasportados, los que tienen la responsabilidad de formar a los nuevos científico. No estoy en contra de nada, sino que alerto sobre el estatus que no tienen y quieren pasar a nuestro subconsciente. Nada aquí es local, porque necesitan papeleras de reciclaje físico universales; como el Big Bang, el vació quántico, el expancivo universo insustancial (el de coordenadas co-móviles), los modelos de fotoshow por ordenador {(pronto voy ha ser una alerta general sobre los modelos, he imágenes por computadora, a todos los administradores; para que este movimiento siga con los pies en la tierra, siga siendo didáctico, educativo y consecuente con las buenas practicas físicas);
      “Luego, estos resultados experimentales se comparan con un modelo de ordenador de los púlsares para calcular la diferencia entre el tiempo de llegada esperado y el medido.”
      (Quien controla el lugar donde se agregan los parámetros físicos a estos modelo: el físico-matemático y sus preferencias formativas, nada natural,… esta es la letra chiquita que ninguna revista publica, no son de acceso libre en ninguna investigación o publicación. Como los multimillonarios dibujitos de fotoshow del CMB (Planck y demás,…); que dejan a todos boquiabiertos y donde las múltiples interpretaciones de un cuadro de Picasso, es nada. ¡Cuidado con las nuevas papeleras del reciclaje físico, ándense con pinzas!)}
      a donde puedan ir a parar sus modelo y que queden impunes al acceso de las buenas practicas físicas. Los físicos-matemáticos actuales le agregan más complejidades a la naturaleza, que las que ella tiene; que no son pocas. Es solo ignorancia, ideas y experimentos fracasados, por falta de imaginación física; por eso necesitan papeleras y creyentes y nuevos financiamientos.

      “Mi idea es que para que se generen ondas gravitacionales; es decir, perturbaciones en la continua gravedad de un cuerpo, supongamos el sol por decir algo: Debería esa masa, cualquiera sea el cuerpo masivo, pasar bruscamente de un punto a otro en un corto intervalo de tiempo. Pero que evento tendría la energía suficiente para desplazar una masa tan enorme desde un punto a otro y que ese cambio “desconecte” la gravedad del cuerpo; es decir, cree una especie de ola perturbativa en su propia gravedad.
      Evidentemente eso es posible si el cuerpo perturbado tiene muy poca masa con respecto al campo gravitatorio del cuerpo perturbador. Lo que finalmente si ocurre fácilmente cuando es una partícula del micromundo. Existe la energía suficiente (eléctrica, magnética, tal vez gravitatoria a ese nivel,…) para que ellas cambien bruscamente su posición mas rápido que lo que puede trasmitirse la información de su campo entre dos zonas opuestas de su propio campo. Eso crea una ola perturbativa, que no son más que las ondas electromagnéticas que recibimos. Más esquemático: es como si instantáneamente quitáramos la partícula y en campo tardara un tiempo virtual (antes de famoso principio de incertidumbre humano) en darse cuenta que la causa que lo produce ya no lo acompaña, cambio a otra coordenada. De más esta decir que la frecuencia de la perturbación y demás propiedades dependen de cuan brusco es el cambio; aceleración, frenado,…
      Ahora, la similitud Eisteniana para cuerpos tan masivo, seria un evento muy excusito, muy exótico, muy raro y muy casual de detectarse. Eso en el caso que los detectores estén conectados por anos y lo más importantes, estos sean los detectores correctos para detectar ese tipo de evento, de onda de energía. Porque al no haberse detectado nunca una onda gravitacional; a lo mejor tenemos encendido el radio 24/7 y lo que se esta trasmitiendo es un programa de televisión,…
      Hay miles de problemas teóricos más. Puede, según la Relatividad del propio Einstein, acelerase o frenarse un cuerpo masivo de forma tan brusca, como para lograr una perturbación medible de propio campo gravitatorio que genera y que a la vez no sienta los severos efectos relativistas y quánticos; como para conservar su integridad física. Me parece poco probable, a raíz de las leyes quánticas y relativistas extremas. A raíz de tratar al macrocuerpo, con una energía considerablemente brusca, para cada micropartícula que lo constituye,… Aunque con tantos deseos en la comunidad científica de validar teorías: Yo apuesto a que pronto las detectan, claro: indirectas, de mediciones indirectas, de otras indirectas,…”
      http://francisthemulenews.wordpress.com/2012/09/20/un-sistema-binario-con-dos-enanas-blancas-permite-verificar-la-teoria-general-de-la-relatividad/#comment-21607

  2. reneco

    Hasta donde me doy cuenta, la precisión de un pulsar no es mejor que la de un reloj atómico, ya que la enorme cantidad de energía que liberan tienen efecto en la velocidad rotacional de la estrella de neutrones que lo origina, aparte que las razones de que el eje magnético no coincida con el eje de rotación del pulsar no están muy claras y esto es lo que determina la periodicidad del pulsar

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