Púlsares: Unos baratos detectores de ondas gravitatorias

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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
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