Ondulaciones en el tejido del universo podrían revelar el inicio del tiempo

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Simulación numérica de la fusión de estrellas de neutrones para formar un agujero negro, con sus discos de acreción interactuando para producir ondas electromagnéticas | foto L. Rezolla (AEI) & M. Koppitz (AEI & Zuse-Institut Berlin)

Los científicos han avanzado en el descubrimiento de cómo utilizar las ondulaciones en el espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales para asomarse al principio de todo lo que conocemos. Los investigadores afirman que pueden comprender mejor el estado del cosmos poco después del Big Bang aprendiendo cómo estas ondulaciones en el tejido del universo fluyen a través de los planetas y el gas entre las galaxias.

No podemos ver el universo primitivo directamente, pero quizá podamos verlo indirectamente si observamos cómo las ondas gravitacionales de aquella época han afectado a la materia y la radiación que podemos observar hoy, explica Deepen Garg, autor principal de un artículo que recoge los resultados en la revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Garg es estudiante de posgrado en el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE).

Garg y su asesor Ilya Dodin, afiliado tanto a la Universidad de Princeton como al PPPL, adaptaron esta técnica a partir de sus investigaciones sobre la energía de fusión, el proceso que alimenta el sol y las estrellas y que los científicos están desarrollando para crear electricidad en la Tierra sin emitir gases de efecto invernadero ni producir residuos radiactivos de larga vida. Los científicos de la fusión calculan cómo se mueven las ondas electromagnéticas a través del plasma, la sopa de electrones y núcleos atómicos que alimenta las instalaciones de fusión conocidas como tokamaks y stellarators.

Foto NASA / WMAP Science Team en Wikimedia Commons

Resulta que este proceso se asemeja al movimiento de las ondas gravitacionales a través de la materia. Básicamente, hemos puesto a trabajar la maquinaria de las ondas de plasma en un problema de ondas gravitacionales, explica Garg.

Las ondas gravitacionales, predichas por primera vez por Albert Einstein en 1916 como consecuencia de su teoría de la relatividad, son perturbaciones en el espacio-tiempo causadas por el movimiento de objetos muy densos. Viajan a la velocidad de la luz y fueron detectadas por primera vez en 2015 por el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferómetro Láser (LIGO) a través de detectores en el estado de Washington y Luisiana.

Garg y Dodin crearon fórmulas que, en teoría, podrían llevar a las ondas gravitacionales a revelar propiedades ocultas sobre cuerpos celestes, como estrellas que se encuentran a muchos años luz de distancia. Cuando las ondas fluyen a través de la materia, crean una luz cuyas características dependen de la densidad de la materia.

Visualización de ondas gravitacionales | foto NASA en Wikimedia Commons

Un físico podría analizar esa luz y descubrir propiedades de una estrella situada a millones de años luz. Esta técnica también podría dar lugar a descubrimientos sobre el choque entre estrellas de neutrones y agujeros negros, restos ultradensos de la muerte de estrellas. Incluso podrían revelar información sobre lo que ocurría durante el Big Bang y los primeros momentos de nuestro universo.

La investigación comenzó sin tener idea de la importancia que podría llegar a tener. Pensé que se trataría de un pequeño proyecto de seis meses para un estudiante de posgrado que consistiría en resolver algo sencillo, explica Dodin. Pero una vez que empezamos a profundizar en el tema, nos dimos cuenta de que se entendía muy poco sobre el problema y que podíamos hacer aquí un trabajo teórico muy básico.

Los científicos planean ahora utilizar la técnica para analizar datos en un futuro próximo. Ahora tenemos algunas fórmulas, pero obtener resultados significativos llevará más trabajo, dijo Garg.

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