Universidad de Chicago Un científico define cómo Lego Ondas gravitacionales Se puede mezclar, dando como resultado información.

Hay muy poco sobre nuestra teoría del universo. Casi todo es adecuado, pero hay una mosca en el bálsamo cósmico y una partícula de arena en el interminable sándwich. Algunos científicos creen que la gravedad puede ser la culpable y que las sutiles ondas en el tejido del espacio-tiempo podrían ayudarnos a encontrar la pieza que falta.

Un nuevo artículo de investigación escrito en coautoría por un científico de la Universidad de Chicago explica cómo podría funcionar. Publicado el 21 de diciembre en Physical Review D, el método se basa en encontrar ondas que se curvan al viajar a través de agujeros negros supermasivos o grandes galaxias en su camino a la Tierra.

El problema es que algo hace que el universo no solo se expanda, sino que se expanda cada vez más rápido con el tiempo, y nadie sabe qué es. (La búsqueda de la tasa exacta es un debate en curso en cosmología).

Los científicos han propuesto todo tipo de teorías sobre cuál era la pieza que faltaba. José María Isquaga, coautor de la investigación, dijo: NASA Einstein es becario postdoctoral en el Instituto Kavli de Física Cósmica de la Universidad de Chicago. «Así que las ondas gravitacionales son el transmisor ideal para ver estas posibles modificaciones de la gravedad, si las hay».

«Las ondas gravitacionales son el transmisor ideal para ver estas posibles modificaciones de la gravedad, si las hay».

– Astrofísico José María Ichiaaga

Las ondas gravitacionales son ondas en el tejido del espacio-tiempo mismo. Desde 2015, la humanidad ha podido capturar estas ondas utilizando los observatorios LIGO. Cuando dos objetos enormemente pesados ​​chocan en otra parte del universo, crean una onda que viaja a través del espacio, llevando la huella de todo lo que hacen, tal vez dos agujeros negros o dos estrellas de neutrones chocan.

Simulación por computadora gigante de la fusión de agujeros negros que envían ondas gravitacionales. Los científicos creen que podría haber una forma de utilizar estas ondas para encontrar piezas faltantes en nuestra comprensión del universo. Crédito: Ilustración de Chris Haines / NASA

En el artículo, Ezquiaaga y el coautor Miguel Zumalakarrigi sostienen que si estas olas golpean una masa masiva Calabozo O un grupo de galaxias en camino a la Tierra, la firma de las ondas cambiaría. Si hay una diferencia en la gravedad en comparación con la teoría de Einstein, entonces se incluye evidencia en esta firma.

Por ejemplo, una teoría sobre la pieza faltante del universo es la existencia de una partícula extra. Dicha partícula, entre otros efectos, genera una especie de fondo, o «medio», alrededor de objetos grandes. Si una onda gravitacional viajera choca con un agujero negro supermasivo, generará ondas que se mezclarán con la propia onda gravitacional. Dependiendo de lo que haya encontrado, la firma de la onda gravitacional podría tener un «eco» o parecer mezclada.

«Esta es una nueva forma de examinar escenarios que antes no se podían probar», dijo Izquiyaga.

Ilustración de mezcla de ondas y creación de una nueva firma. Crédito: Izquiyaga y Zumalacaregi

Su artículo establece las condiciones para encontrar tales efectos en datos futuros. La próxima ejecución de LIGO está programada para 2022, con una actualización para hacer que los detectores sean aún más sensibles de lo que realmente son.

«En nuestra última gira de observación con LIGO, vimos una nueva onda gravitacional leída cada seis días, lo cual es asombroso. Pero en todo el universo, creemos que en realidad ocurre una vez cada cinco minutos», dijo Izquiyaga. «En la siguiente actualización, pudimos ver muchos de estos: cientos de eventos por año».

Los números crecientes, dijo, aumentan la probabilidad de que una o más ondas viajen a través de un objeto masivo, y los científicos podrán analizarlos en busca de pistas sobre los componentes faltantes.

La referencia: “La lente gravitacional trasciende la relatividad general: refracción, ecos y sombras” por José María Isquiaga y Miguel Zumalacárrigi, 21 de diciembre de 2020 Revisión física d.
DOI: 10.1103 / PhysRevD.102.124048

Zumalácarregui, el otro autor del artículo, es científico del Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Alemania, así como del Centro de Física Cósmica de Berkeley en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y Universidad de California, Berkeley.

Financiamiento: NASA, Kavli Foundation.