Las ondas gravitacionales de nanohercios son geniales, pero no súper geniales
Un nuevo estudio arroja luz sobre el origen de las ondas espacio-temporales de baja frecuencia
Suzhou, Porcelana, 21 de agosto de 2024 De manera similar a las ondas creadas al dejar caer una piedra al agua, la colisión de grandes cuerpos celestes, como los agujeros negros, genera ondas gravitacionales: ondas en el tejido del espacio-tiempo.
Esta ilustración muestra una fase de dos galaxias fusionándose para formar una sola galaxia con dos agujeros negros supermasivos ubicados en el medio rodeados por discos de gas caliente. Los dos agujeros negros orbitan entre sí durante cientos de millones de años antes de fusionarse para formar un único agujero negro supermasivo que envía intensas ondas gravitacionales. Copyright: NASA/XC/A Hobart, dominio público, a través de Wikimedia Commons
En 2023 se identificó un tipo específico de ondas gravitacionales, las ondas de nanohercios. Estas ondas tienen una frecuencia tan baja que los científicos tardaron más de 10 años en ver un ciclo completo. Sin embargo, aún no está claro cómo se generan estas ondas.
Algunos científicos creían que este fenómeno era el resultado de una transición de fase de primer orden: un cambio en la estructura del universo a medida que se expandía y enfriaba. Un nuevo estudio publicado en la revista Physical Review Letters Desafía esta teoría.
doctor Andrew FowleyProfesor asistente en Xi’an Jiaotong-Universidad de Liverpool (XJTLU), Porcelana«Los teóricos y experimentadores han especulado que las ondas gravitacionales de nanohercios surgieron de una transición conocida que ocurrió muy poco después del Big Bang, un cambio que generó las masas de todas las partículas fundamentales conocidas», dice uno de los autores del estudio.
«Sin embargo, nuestro trabajo revela serios problemas con esta atractiva explicación de su origen».
«Descubrimos que para crear ondas a frecuencias tan pequeñas, el proceso de transición tiene que ser ultrafrío», dice el Dr. Fawley.
Podemos entender las transiciones sobreenfriadas pensando en el hielo y el agua. Todos sabemos que el agua se convierte en hielo cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación. Sin embargo, el agua puede quedar suspendida en la fase líquida, incluso por debajo del punto de congelación, lo que ralentiza el proceso de conversión a hielo.
Sin embargo, el Dr. Fawley explica por qué su equipo de investigación cree que las ondas gravitacionales de nanohercios no son causadas por transiciones de fase superenfriadas de primer orden. “Estas lentas transiciones tendrán dificultades para completarse, porque el ritmo de transición es más lento que el ritmo de expansión cósmica.
«¿Qué pasa si la transición finalmente se acelera? Calculamos que incluso si esto ayudara a poner fin a la transición, alejaría la frecuencia de las ondas de los nanohercios», dice.
“Por lo tanto, aunque las ondas gravitacionales de nanohercios son frías, probablemente no sean de origen ultrafrío.
«Si estas ondas gravitacionales provienen de transiciones de fase de primer orden, ahora sabemos que debe haber alguna física nueva y más rica, física de la que aún no sabemos nada».
«Comprender este campo nos ayudará a comprender las preguntas más fundamentales sobre el origen del universo».
Puedes leer el estudio. aquí.
