En busca de las ondas gravitacionales más potentes del universo

Sabemos desde hace un siglo que un campo gravitacional se asemeja a un estanque por el que pueden viajar ondas. La predicción de que una masa acelerando irradiaría ondas gravitacionales (y perdería energía por ello) está recogida en la teoría general de la relatividad de Albert Einstein. Se han hecho muchos intentos para detectar estas ondas gravitacionales en el espacio usando detectores gigantescos. La teoría sugiere que un pulso de radiación gravitacional (como el que generaría una explosión de supernova o un agujero negro) sería capaz de hacer que el detector vibrase.

Sin embargo, a pesar de los esfuerzos realizados hasta la fecha la interacción es tan débil, y las fuentes de ruido tantas, que no existen pruebas directas de la existencia de estas ondas, aunque sí indirectas. Por eso se trabaja en nuevos detectores más sensibles y en definir mejor los objetos cósmicos que pueden emitir una señal detectable.

Esto último es precisamente lo que acaba de realizar un equipo de investigadores encabezado por Carl Rodríguez, de la Universidad Northwestern (EE.UU.), que ha señalado a las fusiones de agujeros negros como los candidatas ideales para el nuevo detector que está a punto de ponerse en funcionamiento, Advanced-LIGO. Publican sus resultados en Physical Review Letters.

Un par de agujeros negros que se orbitan a corta distancia terminarán colisionando y fusionándose. Una fusión de este tipo sería una de las fuentes más potentes de ondas gravitacionales imaginables. Lo que Rodríguez y colaboradores han hecho es determinar dónde es más probable encontrar este tipo de fusiones: y son unas agrupaciones densas de estrellas, los llamados cúmulos globulares, que orbitan el núcleo de las galaxias que los hospedan. Calculan que las fusiones de agujeros negros en cúmulos estelares podrían proporcionar las señales más comunes que Advanced-LIGO podría detectar.

Las simulaciones llevadas a cabo por los investigadores indican que, teniendo en cuenta la sensibilidad de detección que se espera que tenga Advanced-LIGO, los cúmulos globulares podrían generar alrededor de cien fusiones de agujeros negros al año detectables, cinco veces más de lo calculado por estudios anteriores.

No solo eso, también demuestran que los agujeros negros en esos sistemas binarios podrían ser más masivos que los que se forman a partir de estrellas binarias fuera de los cúmulos globulares. Esto sería un indicio de que Advanced-LIGO podría ser capaz de distinguir los datos que se originan en estos dos tipos de sistemas binarios, con lo que se obtendría información adicional acerca de donde nacen los agujeros negros y de su historia en nuestro vecindario cósmico.

Referencia: Carl L. Rodríguez et al (2015) Binary Black Hole Mergers from Globular Clusters: Implications for Advanced LIGO Phys. Rev. Lett. DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.051101 

* Este artículo es parte de ‘Proxima’, una colaboración semanal de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV con Next. Para saber más, no dejes de visitar el Cuaderno de Cultura Científica.