Los astrónomos lo siguen desde hace un cuarto de siglo: el ruido de fondo emitido por el vórtice de gigantescos agujeros negros ha sido identificado gracias a una técnica inédita de detección de ondas gravitacionales, que abre «una nueva ventana al Universo».
Estos resultados, publicados el jueves, son el resultado de una amplia colaboración de los radiotelescopios más grandes del mundo. Consiguieron captar esta vibración del Universo con «la precisión de un reloj», entusiasman los autores del trabajo publicado simultáneamente en varias revistas científicas.
Predichas por Einstein en 1916 y detectadas cien años después, las ondas gravitacionales son pequeñas distorsiones del espacio-tiempo, similares a las ondas en el agua en la superficie de un lago. Estas oscilaciones, que se propagan a la velocidad de la luz, nacen bajo el efecto de violentos eventos cósmicos como la colisión de dos agujeros negros.
Pueden estar vinculados a fenómenos masivos, pero su señal es extremadamente tenue. En 2015, los detectores de ondas gravitacionales Ligo (Estados Unidos) y Virgo (Europa) revolucionaron la astrofísica al detectar el temblor ultracorto -menos de un segundo- de las colisiones entre agujeros negros estelares, diez veces la masa del Sol.
Esta vez, una señal mucho más alargada revela un fenómeno de mayor escala, captado por una red de radiotelescopios (de Europa, Norteamérica, India, Australia y China) del Consorcio Internacional Pulsar Timing Array (IPTA).
Estamos hablando aquí de ondas gravitacionales generadas por agujeros negros de «varios millones a varios miles de millones de veces la masa del Sol», dijo a la AFP Gilles Theureau, astrónomo del Observatorio París-PSL, que coordinó el trabajo en el lado francés.
El «tictac» de los púlsares
Para detectar estas ondas, los científicos utilizaron una nueva herramienta: los púlsares de la Vía Láctea. Estas estrellas tienen la particularidad de tener una masa de uno a dos soles, comprimidas en una esfera de unos diez kilómetros de diámetro.
Ultracompactas, estas estrellas giran sobre sí mismas a gran velocidad, -hasta 700 revoluciones por segundo-, precisa el investigador del CNRS. Una loca rotación que produce radiación magnética en los polos, como los rayos de un faro, detectable gracias a ondas de radio emitidas a bajas frecuencias.
Con cada giro, los púlsares emiten «pitidos» ultraregulares, lo que los convierte en «relojes naturales notables», explica Lucas Guillemot, del laboratorio de física y química del medio ambiente y el espacio (LPC2E) en Orleans.
Los científicos han enumerado grupos de púlsares, para obtener una «malla celeste» en las complejidades del espacio-tiempo.
Y lograron medir una pequeña interrupción en su tictac, con «cambios de menos de una millonésima de segundo durante más de 20 años», según Antoine Petiteau, de la Comisión de Energía Atómica (CEA).
Estos retrasos estaban correlacionados, una marca de una «perturbación común a todos los púlsares», según Gilles Theureau: la firma característica de las ondas gravitacionales. “Fue un momento mágico”, dijo Maura McLaughlin, de la cadena estadounidense Pulsar Search Collaboratory, durante una conferencia de prensa.
Como en un restaurante ruidoso
¿Cuál es el origen de estas ondas? La hipótesis preferida apunta a pares de agujeros negros supermasivos, cada uno más grande que nuestro sistema solar, «listos para colisionar», desarrolla Gilles Theureau.
Antoine Petiteau describe a dos gigantes que «dan la vuelta antes de fusionarse», una danza que provoca ondas gravitacionales desde «un período de varios meses a varios años».
Un ruido de fondo continuo que Michael Keith, de la red europea EPTA (European Pulsing Timing Array), compara con un «restaurante ruidoso con mucha gente hablando a tu alrededor».
Las mediciones aún no permiten decir si este ruido delata la presencia de unos pocos pares de agujeros negros o de toda una población. Otra hipótesis sugiere un origen en las primeras edades del Universo, cuando experimentó el llamado período de inflación.
«Estamos abriendo una nueva ventana al Universo», saluda Gilles Theureau. «Estamos agregando una nueva gama de vectores de información», complementarios a la investigación de Ligo y Virgo, que operan en diferentes longitudes de onda, abunda Antoine Petiteau. Esto podría, en particular, arrojar luz sobre el misterio de la formación de agujeros negros supermasivos.
Sin embargo, habrá que profundizar los estudios para reclamar una detección totalmente sólida, que se espera dentro de un año. El criterio absoluto es “que hay menos de una probabilidad entre un millón de que esto suceda por casualidad”, subrayan el Observatorio de París, el CNRS, el CEA y las universidades de Orleans y Paris Cité, en un comunicado.
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