Las ondas en el espacio-tiempo en realidad podrían revelar cuándo comenzó el tiempo: ScienceAlert
La propagación de ondas gravitacionales a través de la materia podría revelar las ondas de espacio-tiempo generadas por la Big Bang.
Dos físicos de plasma han utilizado la propagación de ondas electromagnéticas a través del plasma como un análogo de las ondas gravitacionales, ideando un conjunto de ecuaciones que describen qué buscar cuando las ondas gravitacionales atraviesan estrellas y gas en las profundidades del espacio.
Estos signos podrían revelar las elusivas ondas gravitacionales que viajan a través del espacio más allá de nuestra estrecha capacidad para detectarlas: las ondas gigantes de baja frecuencia generadas por la colisión de ondas supermasivas. agujeros negrosel zumbido más pequeño generado por las binarias enanas blancas en órbita, y el tintineo colosal de la expansión del Universo, solo fracciones de segundo después del Big Bang.
«No podemos ver el Universo primitivo directamente, pero tal vez podamos verlo indirectamente si observamos cómo las ondas gravitacionales de esa época afectaron la materia y la radiación que podemos observar hoy». dice el físico Deepen Garg de la Universidad de Princeton.
Las ondas gravitatorias que ondearon después de una colisión entre dos agujeros negros de masa estelar fueron las primeras detectado por humanos en 2015, una distancia de 1.400 millones de años luz. Predichas por primera vez por Einstein, las ondas gravitacionales son un poco como las ondas en un estanque: el propio espacio-tiempo se expande y se contrae debido a la perturbación gravitacional causada por un evento masivo.
Por lo tanto, el instrumento que detectó estas ondas no fue un telescopio, sino una matriz de precisión de láseres y espejos que reacciona a la deformación del espacio-tiempo, produciendo un patrón que los científicos pueden descifrar para determinar las características de la fuente de las ondas gravitacionales. Pero la tecnología es limitada: actualmente, solo podemos detectar ondas gravitacionales en masa estelar. agujero negro y estrella neutrón régimen de choque.
Otras fuentes de ondas gravitacionales son innumerables, pero actualmente, y quizás solo, fuera de alcance. Pero Garg y su colega, el físico Ilya Dodin del Laboratorio de Física de Plasma de Princeton, se dieron cuenta durante su investigación sobre la fusión de plasma que podría haber otra forma de ver estas ondas actualmente ocultas.
La fusión de plasma algún día podría ser una fuente de energía limpia y alternativa para alimentar al mundo, pero aún queda mucho por hacer. En particular, los científicos necesitan un modelo detallado que describa cómo las ondas electromagnéticas atraviesan el plasma. Y resulta que debería ser extremadamente similar a cómo viajan las ondas gravitacionales a través de la materia.
“Básicamente ponemos máquinas de ondas de plasma a trabajar en un onda gravitacional problema,» Garg explica.
Según el trabajo del dúo, la propagación de ondas gravitacionales a través de la materia debería producir una señal detectable: cambios, por ejemplo, en la luz producida por las estrellas o grandes nubes de gas en los espacios entre las estrellas.
Esto no solo podría revelar ondas gravitacionales que actualmente superan nuestras capacidades de detección, sino que también brindaría a los científicos una nueva herramienta para estudiar estrellas. Por ejemplo, las características de la señal de luz generada por las ondas gravitacionales en las estrellas podrían cambiar según la estructura interna y la densidad de la estrella.
Dado que las travesuras interiores de las estrellas son bastante difíciles de ver, las ondas gravitacionales podrían ser una nueva y poderosa herramienta en el equipo para esta área de la astronomía. El trabajo del equipo también podría resultar útil en eventos de ondas gravitacionales que podemos detectar: fusiones de agujeros negros de masa estelar y estrellas de neutrones.
En otras palabras, la pareja parece haber identificado lo que podría convertirse en una nueva forma multifuncional e indispensable de entender el cosmos. El siguiente paso, dicen, será usarlo para intentar analizar datos reales.
«Pensé que sería un pequeño proyecto de seis meses para un estudiante de posgrado que implicaba resolver algo simple». dodín dice. «Pero una vez que comenzamos a profundizar, nos dimos cuenta de que se entendía muy poco sobre el problema y que podíamos hacer un trabajo teórico muy básico aquí».
La investigación fue publicada en el Revista de cosmología y física de astropartículas.
