Los geofísicos de la Ludwig-Maximilians Universitaet (LMU) en Munich han medido el giro de la Tierra y la orientación del eje con un láser de anillo novedoso, y proporcionó la determinación más precisa de estos parámetros hasta ahora lograda por un instrumento terrestre sin la necesidad de encontrar un rango estelar.

Enterrado en medio de pastos y tierras de cultivo cerca de la ciudad de Fürstenfeldbruck, al oeste de Munich, se encuentra un instrumento científico que es 'único en su clase'. Es un anillo láser llamado ROMY, que es esencialmente un sensor de rotación. Tras su finalización hace tres años, la prestigiosa revista de investigación Ciencias aclamó a ROMY como "el instrumento más sofisticado de su tipo en el mundo". El acrónimo se refiere a uno de sus usos:detectar movimientos de rotación en sismología. Pero además de cuantificar la rotación del suelo causada por terremotos, ROMY puede detectar pequeñas alteraciones en la velocidad de rotación de la Tierra, así como cambios en su eje de orientación. Estas fluctuaciones son causadas no solo por eventos sísmicos sino por factores como las corrientes oceánicas y los cambios en la distribución de las masas de hielo. entre otros factores.

Ahora, un grupo de geofísicos dirigido por los profesores Heiner Igel (LMU) y Ulrich Schreiber (Universidad Técnica de Munich) informan en la revista los resultados de las primeras mediciones continuas de alta precisión de los parámetros rotacionales de la Tierra. Cartas de revisión física . Los autores se refieren a los datos como una "prueba de concepto", y los resultados demuestran que ROMY ha superado su primera prueba real con gran éxito. "Es el instrumento más preciso para medir las rotaciones del suelo en el mundo, "dice Igel, Catedrático de Sismología en LMU. La cuantificación precisa de los movimientos de rotación también es importante para determinar la contribución del ruido sísmico a los datos adquiridos por los dos detectores de ondas gravitacionales actualmente en funcionamiento (LIGO y LIGO Virgo). Entonces, las aplicaciones de ROMY se extienden mucho más allá de la sismología observacional en nuestro planeta.

Con la ayuda de una subvención del Consejo Europeo de Investigación (ERC), Igel y Schreiber desarrollaron el concepto del láser de anillo ROMY. La construcción del observatorio, que fue financiado en gran parte por LMU Munich, fue una empresa extremadamente desafiante. Incluso la estructura de hormigón en la que se aloja ROMY tuvo que erigirse con precisión milimétrica. ROMY está compuesto por un conjunto de cuatro láseres de anillo que forman las caras de un tetraedro invertido (y cada lado mide 12 m de largo). Dos rayos láser circulan en direcciones opuestas alrededor de cada cara del instrumento. El rayo que viaja en la dirección de rotación tarda más que su contraparte en completar cada vuelta. Esto a su vez hace que su longitud de onda se estire, mientras que otro está comprimido. La diferencia de longitud de onda depende de la orientación precisa de cada cara con respecto a la dirección y orientación de la rotación de la Tierra. Los datos de tres de los cuatro anillos son suficientes para determinar todos los parámetros de rotación planetaria.

El hecho de que el láser de anillo haya cumplido con creces sus criterios de diseño es, naturalmente, un alivio y una fuente de gran satisfacción para Igel. "Podemos medir no solo la orientación del eje de rotación de la Tierra, sino también su velocidad de giro, ", explica. El método empleado hasta ahora para medir estos parámetros con alta precisión se basa en interferometría de línea de base muy larga (VLBI). Esto requiere el uso de una red mundial de radiotelescopios, que utilizan cambios en la sincronización relativa de las emisiones pulsadas de cuásares distantes para determinar sus propias posiciones. Debido a la participación de múltiples observatorios, los datos de VLBI solo se pueden analizar después de varias horas. ROMY tiene algunas ventajas considerables sobre este enfoque. Genera datos virtualmente en tiempo real, lo que le permite monitorear cambios a corto plazo en los parámetros de rotación. Por lo tanto, el nuevo estudio se basa en observaciones continuas durante un período de más de 6 semanas. Durante este tiempo, ROMY detectó cambios en la orientación media del eje de la Tierra de menos de 1 segundo de arco.

En el futuro y con nuevas mejoras, Las mediciones de alta precisión de ROMY complementarán los datos obtenidos por la estrategia VLBI, y servirá como valores estándar para geodesia y sismología. Las mediciones también son de potencial interés científico en campos como la física de terremotos y la tomografía sísmica, dice Igel. "En el contexto de la sismología, ya hemos obtenido datos muy valiosos de terremotos y ondas sísmicas provocadas por las corrientes oceánicas, " él añade.