Un nuevo detector ha captado dos posibles señales cuyo origen podría estar en el Big Bang o en diferentes fenómenos exóticos. Sin embargo, es pronto para anunciar ningún tipo de descubrimiento porque los investigadores contemplan diferentes explicaciones para lo sucedido…
Posibles señales del Big Bang y de otros fenómenos…
Las ondas gravitacionales son uno de los hallazgos más interesantes de la astronomía moderna. Han supuesto un nuevo campo de estudio que ha permitido profundizar en fenómenos como los agujeros negros. En instalaciones como LIGO (abreviatura de Laser Interferometer Gravitational Wave-Observatory) se utilizan gigantescos detectores para buscar ondas, tremendamente grandes, en el tejido del espacio-tiempo. Es lo que conocemos como ondas gravitacionales. Su origen se encuentra en fenómenos como colisiones de agujeros negros o estrellas de neutrones.
Son sucesos tan potentes que agitan el espacio-tiempo y envían ondas, con cientos de kilómetros de largo, por todo el universo. Mucho antes de su detección, ya se sabía que este tipo de ondas existirían. Pero lo que no está tan claro es qué podría provocar ondas gravitacionales con una longitud de onda mucho más corta. Con unas longitudes desde unos pocos metros a unos kilómetros. En los últimos años se ha trabajado en esa dirección, en la construcción de detectores que puedan captar ondas gravitacionales más pequeñas.
Así llegamos al detector construido por Michael Tobar (físico de la Universidad de Australia Occidental, en Perth) y un grupo de investigadores. Ha captado dos señales de lo más intrigantes, que podrían deberse a fenómenos como la interacción de materia oscura con agujeros negros. Incluso, podría tratarse de ondas gravitacionales emitidas en el Big Bang. Pero, como el detector es tremendamente nuevo, han optado por la máxima precaución. No es sorprendente, porque el hallazgo podría suponer toda una revolución en el estudio del cosmos.
Un disco de cuarzo para detectar vibraciones
El detector está compuesto por un disco de cuarzo (con un diámetro de tres centímetros). Se encuentra en una cámara de resonancia y produce una señal eléctrica cuando vibra en determinadas frecuencias. Los propios investigadores explican que es algo parecido a una campana, o un gong, que resuena con un tono particular. Si las ondas gravitacionales lo golpeasen, vibraría. Esa vibración en el cristal es captada como una señal electromagnética por los sensores eléctricos en el detector. Un detector así debe instalarse en un lugar adecuado.
Lo colocaron tras múltiples escudos de radiación para protegerlo de campos electromagnéticos. También lo enfriaron hasta temperaturas extremadamente bajas, para minimizar las vibraciones térmicas. Durante los 153 días que estuvo en funcionamiento, el cristal vibró en dos ocasiones. En cada una lo hizo durante uno o dos segundos. Ahora, se está intentando entender qué provocó esas vibraciones. Una posible explicación estaría en un fenómeno que ya nos resulta bien conocido: los rayos cósmicos.
También podría tratarse de un tipo de fluctuación térmica no vista antes, y que debería haber sido mínima debido a las bajas temperaturas. Pero hay explicaciones más exóticas. Podría tratarse de un axión (un posible tipo de materia oscura) girando en torno a un agujero negro y emitiendo ondas gravitacionales. Muchas de las explicaciones, en realidad, obligan a recurrir a física que se sale del modelo estándar. Es decir, hace falta recurrir a nueva física para poder explicarlo. Otra posibilidad, sería que estemos ante posibles señales del Big Bang.
Las posibles señales de la inflación en el Big Bang
Durante la inflación, en el Big Bang, el universo se expandió enormemente en un instante muy pequeño. Al final de esta era, se ha planteado que pudo producirse una transición de fase. Algo como que el agua pase de estado líquido a gaseoso al hervir. Si esto hubiese sucedido en el Big Bang, la transición podría haber liberado grandes cantidades de energía en el tejido del espacio-tiempo. Es decir, se hubiesen generado ondas gravitacionales que podrían haber sido detectadas con este experimento. Pero es muy pronto para recurrir a esa posibilidad.
En estos momentos, los investigadores consideran que es demasiado pronto para decir si se trata de un fenómeno u otro. Podría deberse a alguna posibilidad más familiar, como la de los rayos cósmicos, o a algo exótico. La parte exótica sería tremendamente interesante porque abre las puertas a encontrar nueva física. Pero, en realidad, lo que hace falta es esperar a ver qué observaciones produce este detector en el futuro, así como otros que entren en funcionamiento próximamente. Al menos, es un buen punto de partida.
Tanto es así, que los investigadores ya están pensando en construir más detectores como éste. Porque, como explican, si varios detectores captasen la misma señal a la vez, podría apuntar a algo concreto en el universo. Permitiría descartar, por ejemplo, que sea producto de algún proceso interno, como una fluctuación térmica, producida en el propio cristal. La oportunidad de estudiar lo sucedido en el Big Bang, a través de las ondas gravitacionales, es una de las posibilidades más interesantes de este campo. Pero, por ahora, no está claro si estas son las señales tan buscadas…
Estudio
El estudio es M. Goryachev, W. Campbell, I. Siong Heng et al.; «Rare Events Detected with a Bulk Acoustic Wave High Frequency Gravitational Wave Antenna». Publicado en la revista Physical Review Letters el 12 de agosto de 2021. Puede ser consultado en este enlace.
Referencias: Live Science
