El nuevo detector de ondas gravitacionales capta una posible señal desde el principio de los tiempos

_{Las ondas gravitacionales son ondas gigantes en el tejido del espacio-tiempo. (Crédito de la imagen: Shutterstock)}

Dos señales intrigantes detectadas en un pequeño detector de ondas gravitacionales podrían representar todo tipo de fenómenos exóticos, desde la nueva física hasta la materia oscura que interactúa con los agujeros negros y las vibraciones cercanas al comienzo del universo. Pero, debido a la novedad del experimento, los investigadores están siendo cautelosos al reclamar un descubrimiento de cualquier tipo.

Instalaciones como el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) utilizan detectores gigantes impulsados por láser para buscar ondas enormes en la estructura del espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales. Estos provienen de las colisiones de agujeros negros y estrellas de neutrones en el universo distante, que son eventos tan poderosos que sacuden el espacio-tiempo y envían oleadas con longitudes de onda medidas en cientos de millas.

Mucho antes de que se construyeran estos enormes observatorios, los científicos sospechaban que existían ondas gravitacionales de tales tamaños, porque sabían que los agujeros negros y las estrellas de neutrones a veces deberían chocar juntos, dijo Michael Tobar, físico de la Universidad de Australia Occidental en Perth, a WordsSideKick.com.

Pero no hay fuentes bien conocidas de ondas gravitacionales con longitudes de onda más cortas de entre unos pocos pies y unas pocas millas, agregó. Sin embargo, «en el universo, siempre hay cosas que no esperamos», dijo Tobar.

Los últimos años han visto un impulso para construir detectores que puedan buscar estas ondas gravitacionales más pequeñas, incluido uno construido por Tobar y sus colegas. Su dispositivo consiste en un disco hecho de cristal de cuarzo de 1 pulgada (3 centímetros) de diámetro, con una cámara resonante que produce una señal eléctrica cada vez que vibra a ciertas frecuencias.

Esta imagen muestra el diminuto corazón de cristal del detector de ondas gravitacionales, un resonador desnudo sin electrodos conectados. (Crédito de la imagen: Michael Tobar)

Tobar comparó la configuración con una campana o un gong que suena en un tono particular. «Si una onda gravitacional golpeara eso, lo excitaría», dijo. El zumbido en el cristal es luego captado como una señal electromagnética por sensores eléctricos.

Los investigadores colocaron su detector detrás de múltiples escudos de radiación para protegerlo de los campos electromagnéticos de fondo y lo enfriaron a temperaturas extremadamente bajas para minimizar las vibraciones térmicas en el aparato.

Durante los 153 días del experimento, el cristal sonó dos veces, cada vez durante uno o dos segundos. Los hallazgos del equipo aparecieron el 12 de agosto en la revista Physical Review Letters .

Los científicos ahora están tratando de averiguar qué causó estos resultados. Las partículas cargadas llamadas rayos cósmicos que fluyen desde el espacio son una posible explicación, dijo Tobar. Un tipo de fluctuación térmica previamente desconocido en el cristal, que debería haber sido mínimo debido a las temperaturas extremadamente frías, podría ser otro, agregó.

Pero también hay una gran cantidad de perspectivas exóticas, como un tipo de materia oscura conocida como axión que gira alrededor de un agujero negro y emite ondas gravitacionales, escribieron los investigadores en su artículo. Muchas explicaciones podrían requerir una física previamente desconocida más allá del Modelo Estándar que describe casi todas las partículas y fuerzas subatómicas en el universo, dijo Tobar.

Poco después del Big Bang , los cosmólogos creen que el universo pasó por un período llamado inflación, durante el cual se expandió exponencialmente en tamaño, dijo a Live Francesco Muia, físico teórico de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, que no participó en el trabajo. Ciencias.

Al final de esta era, el universo podría haber pasado por una transición de fase, una especie de agua que cambia de un estado líquido a un estado gaseoso cuando hierve, dijo. Si esto sucediera, la transición podría haber depositado grandes cantidades de energía en el tejido del espacio-tiempo, generando ondas gravitacionales que podrían ser vistas por este experimento, dijo Muia.

No cree que haya suficiente evidencia todavía para decir cuáles fueron los eventos en el cristal de una forma u otra, pero está emocionado por este experimento y otros similares que estarán en línea en un futuro cercano.

Tobar estuvo de acuerdo. «Sería bueno si fueran ondas gravitacionales, pero quién sabe», dijo.

Ahora que los investigadores tienen estas detecciones en su haber, pueden construir más sensores como este, agregó. Si varios dispositivos ven la misma señal al mismo tiempo, potencialmente podría apuntar a algo en el universo y ayudar a descartar procesos internos como fluctuaciones térmicas dentro del cristal.