Un equipo de físicos ha desarrollado un método para detectar ondas de gravedad con frecuencias tan bajas que podrían descubrir los secretos detrás de las primeras fases de fusiones entre agujeros negros supermasivos, los objetos más pesados ​​del universo.

El método puede detectar ondas gravitacionales que oscilan solo una vez cada mil años, 100 veces más lento que cualquier onda gravitacional medida previamente.

"Estas son ondas que nos llegan desde los rincones más lejanos del universo y son capaces de afectar la forma en que viaja la luz", dijo JEFF DROR, Ph.D., profesor asistente de física en la Universidad de Florida y coautor del nuevo estudio. "El estudio de estas ondas del universo primitivo nos ayudará a construir una imagen completa de nuestra historia cósmica, análoga a los descubrimientos anteriores del fondo cósmico de microondas."

Dror y su coautor, el investigador postdoctoral de la Universidad de California en Santa Cruz, William DeRocco, publicaron sus hallazgos en Physical Review Letters. .

Las ondas gravitacionales son similares a las ondas en el espacio. Al igual que las ondas sonoras o las ondas del océano, las ondas gravitacionales varían tanto en frecuencia como en amplitud, información que ofrece información sobre su origen y edad. Las ondas gravitacionales que nos llegan pueden oscilar a frecuencias extremadamente bajas, mucho más bajas que las de las ondas sonoras detectables por el oído humano. Algunas de las frecuencias más bajas detectadas en el pasado eran tan bajas como un nanohercio.

"Como referencia", explicó Dror, "la frecuencia de las ondas sonoras creadas por el rugido de un caimán es aproximadamente 100 mil millones de veces mayor que esta frecuencia; son ondas de tono muy bajo".

Su nuevo método de detección se basa en el análisis de púlsares y estrellas de neutrones que emiten ondas de radio a intervalos muy regulares. Dror planteó la hipótesis de que la búsqueda de una desaceleración gradual en la llegada de estos pulsos podría revelar nuevas ondas gravitacionales.

Al estudiar los datos existentes sobre púlsares, Dror pudo buscar ondas gravitacionales con frecuencias más bajas que nunca, aumentando nuestro "rango de audición" a frecuencias tan bajas como 10 picohercios, 100 veces más bajas que esfuerzos anteriores que detectaron ondas a nivel de nanohercios. P>

Si bien ya se han detectado ondas gravitacionales con frecuencias alrededor de un nanohercio, no se sabe mucho sobre su origen. Hay dos teorías. La idea principal es que estas ondas son el resultado de una fusión entre dos agujeros negros supermasivos, lo que, de ser cierto, daría a los investigadores una nueva forma de estudiar el comportamiento de estos objetos gigantes que se encuentran en el corazón de cada galaxia.

La otra teoría principal es que estas ondas fueron creadas por algún tipo de evento cataclísmico temprano en la historia del universo. Al estudiar las ondas gravitacionales en frecuencias aún más bajas, es posible que puedan diferenciar estas posibilidades.

"De cara al futuro, el siguiente paso es analizar conjuntos de datos más nuevos", dijo Dror. "Los conjuntos de datos que utilizamos eran principalmente de 2014 y 2015, y desde entonces se han realizado una gran cantidad de observaciones de púlsares".

Dror también planea ejecutar simulaciones con datos simulados utilizando la supercomputadora HiPerGator de la UF para desentrañar aún más la historia cósmica. La supercomputadora puede ejecutar de manera eficiente simulaciones grandes y complejas, lo que reduce significativamente el tiempo necesario para analizar los datos.

Más información: William DeRocco et al, Uso de derivas de parámetros de pulsar para detectar ondas gravitacionales subnanohercios, Cartas de revisión física (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.101403. En arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2212.09751

Información de la revista: Cartas de revisión física , arXiv

Proporcionado por la Universidad de Florida