La Red de Púlsares Revela Indicios del Fondo de Ondas Gravitacionales que Permea el Espaciotiempo

Por: William Brown, Biofísico de Resonance Science Foundation

La confirmación de las ondas gravitacionales en 2015 ha abierto todo un nuevo campo de la astronomía observacional, en el que la detección y el análisis de las ondas gravitacionales permitirán estudiar procesos cosmológicos realmente notables, como las fusiones de agujeros negros, agujeros negros supermasivos binarios, la estructura del espaciotiempo de los horizontes de sucesos de los agujeros negros ( spacetime structure of black hole event horizons, ) e incluso los posibles agujeros de gusano ( possible wormholes ). Las ondas gravitacionales pueden parecer exóticas, pero se cree que debe haber un fondo constitutivo de ondas gravitacionales de bajo nivel que emana de la suma de toda la actividad de los agujeros negros binarios en toda la galaxia, como el sonido estocástico de una habitación abarrotada de gente zumbando con el parloteo, excepto que en este caso el espacio y el tiempo se están estirando y comprimiendo sutilmente a nuestro alrededor con un flujo constante de ondas del espaciotiempo.

En un esfuerzo por detectar y confirmar este hipotético fondo de ondas gravitacionales, el Observatorio Norteamericano de Nanohercios para las Ondas Gravitacionales (NANOGrav) ha dedicado la mayor parte de una década a utilizar radiotelescopios terrestres centrados en un conjunto de púlsares para buscar pruebas de esta ondulación constitutiva del espaciotiempo. Los púlsares son objetos masivos extremadamente compactos que emiten chorros de radio ultrapotentes desde sus polos: son estrellas de neutrones con balizas de radio como casas de luz cósmicas. Dado que estos objetos masivos extremadamente compactos giran a velocidades insanas -cientos de veces por segundo para algo más masivo que el sol pero de sólo 20 km de diámetro-, si los polos están orientados hacia la Tierra los astrónomos pueden observar pulsos de radio de milisegundos. 

El proyecto NANOGrav realizó un análisis exhaustivo de estos pulsos de radio para determinar si existe alguna desviación anómala en su temporización esperada (pulsan con la precisión de los relojes), ya que si existe un fondo constitutivo de ondas gravitacionales de bajo nivel, debería manifestarse sutilmente en las desviaciones de la temporización de los púlsares, ya que las ondas gravitacionales provocarán el estiramiento y la compresión de los haces de radio. Curiosamente, NANOGrav ha informado en un nuevo artículo [1] publicado en el número de enero de 2021 de la revista Astrophysical Journal Supplements [2], que se han observado precisamente estas perturbaciones. Aunque el equipo de investigación aún no ha descartado de forma concluyente otras posibles razones para las fluctuaciones inexplicables -hay otros procesos conocidos que pueden afectar a la sincronización de los pulsos de radio de los púlsares-, un nuevo análisis de la correlación espacial en los datos podría revelar de forma concluyente la presencia de un fondo de ondas gravitacionales persistente.

[1] J. Antoniadis et al., “The International Pulsar Timing Array second data release: Search for an isotropic Gravitational Wave Background,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, p. stab3418, Jan. 2022, doi: 10.1093/mnras/stab3418.

[2] Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, stab3418, https://doi.org/10.1093/mnras/stab3418