miércoles, 14 de octubre de 2015

Rumores sobre ondas gravitatorias

Hay rumores sobre una posible detección de un evento de ondas gravitacionales con LIGO, pero lo más probable es que se trate de una falsa alarma.

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Un operario trabajando en LIGO. Fuente: Caltech/MIT/LIGO Laboratory.
El pasado 25 de septiembre apareció un rumor en la cuenta de twitter del físico Lawrence Krauss (Arizona State University). Según se puede leer en el tweet , la nueva actualización de LIGO habría conseguido detectar ondas gravitacionales.
La detección directa de estas ondas es una de las metas de la Física moderna desde que fueron propuestas por Einstein en su Teoría General de la Relatividad (TGR). Tal descubrimiento sería sensacional y además se daría justo al cabo de 100 años de la primera publicación de la TGR. Lamentablemente es demasiado pronto como para cantar victoria.
La respuesta oficial ha sido hasta el momento ni afirmar ni negar el rumor. Gabriela González (Louisiana State University), por ejemplo, se mostraba incluso alterada por la posibilidad de que algún miembro del equipo haya filtrado la información. Sin embargo, Krauss niega que el rumor le llegase por parte de un miembro de LIGO. Además, pese a todo, le otorga sólo un 15% de probabilidad de que al final sea cierto.
A la hora de escribir estas líneas Krauss no ha vuelto a mencionar nada sobre el asunto. Pero puede merecer la pena comentar el asunto para así saber cómo funciona este gran proyecto.
Las ondas gravitacionales se desprenden de manera natural de la Relatividad General. De la misma manera que una carga eléctrica acelerada emite ondas electromagnéticas, una masa acelerada produce ondas gravitacionales. Pero las ondas gravitacionales no son ondas que se transmitan dentro del espacio, como les pasa a las electromagnéticas, sino que son distorsiones del propio espacio en propagación.
Las ondas gravitacionales son muy débiles. Tan débiles que se necesitan fenómenos cataclísmicos cercanos para poder detectarlas directamente al límite de la tecnología actual. Las explosiones de supernovas o la colisión de estrellas de neutrones, por ejemplo, generarían ondas gravitacionales que aquí veríamos como una contracción de una fracción del tamaño de un protón sobre una escala de 1 km.
Uno de los métodos empleados para su detección es un sistema interferométrico como el que usa LIGO. Sin embargo, hasta ahora la sensibilidad de LIGO no era suficiente como para detectar estas ondas.
Hace muy poco tiempo, tal y como comentábamos en NeoFronteras, se actualizó la instrumentación de este sistema para hacerlo más sensible. Su reapertura oficial fue hace sólo un par de semanas, aunque LIGO ha estado en modo calibración y en pruebas durante un tiempo.
Además de los falsos positivos producidos de manera espontánea, en el pasado ya se introdujeron a propósito eventos falsos en el sistema para calibrar la capacidad de los miembros del equipo de reconocer las señales de las ondas gravitacionales. Quizás esta vez se trate otra vez de algo así. Esto se hace con actuadores mecánicos que mueven los espejos de LIGO del modo deseado como para simular el paso de una onda gravitacional.
Sólo 3 miembros de LIGO conocen la verdad en este tipo de casos y el resto no. Sólo después de un tiempo y después de haber escrito el informe estos 3 individuos revelan la verdad.
Ya hicieron esto en 2007 y en 2010 y los investigadores se pasaron 18 y 6 meses respectivamente analizando esas señales. Concluyeron que la segunda sí se correspondía era una onda gravitacional, pero la primera no.
Al parecer hay críticas hacia este sistema, porque somete a mucho esfuerzo al equipo de investigadores y mina su moral. En el caso que creían positivo llegaron a escribir el artículo y todo cuando se les informó que había sido una simulación.
Con la actual configuración LIGO va a estar en funcionando durante 3 meses hasta que se pare para una nueva actualización del hardware que le haga aún más sensible.
La probabilidad que se estimó en un principio de detectar ondas gravitatorias en estos tres meses fue de 1/3. Sería improbable, pero no imposible, que tal cosa se hubiera dado al poco de entrar en funcionamiento.
Puede que al final sea un descubrimiento genuino, pero no lo sabremos, si es que es así, hasta el año que viene. Es el tiempo que se tarda en analizar bien los datos, escribir el artículo y que sea aceptado para su publicación. Luego se vería si hay o no una conferencia de prensa para anunciar el descubrimiento.
¿Qué clase evento podría haber causado la supuesta señal? Lo más probable es que fuera la colisión de dos agujeros negros o estrellas de neutrones. Este tipo de evento produce una señal característica de ondas gravitacionales denominada ‘chirp‘.
Esta señal consiste en una onda sinusoidal de alta frecuencia que se hace más intensa con el tiempo mientras los dos cuerpos orbitan cada vez más cerca y espiral uno hacia el otro. Este tipo de señal supera el umbral de sensibilidad de los 10 Hz de LIGO.
Una vez se haga la actualización final de LIGO se espera que se detecten señales de este tipo de modo rutinario. Se cree que detectará unas 10 señales al año correspondientes a este tipo de colisiones. Además en LIGO esperan que se reconozcan como tales en tiempo real y que se pueda enviar una alarma a los observatorios en menos de un minuto para que se apunte con telescopios a la zona del cielo en donde se produzca el evento. De este modo se podría observar el fenómeno en el espectro electromagnético y observar, por ejemplo, una explosión de supernova en sus primeros momentos.
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