{"id":14497,"date":"2016-02-12T05:42:21","date_gmt":"2016-02-12T04:42:21","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=14497"},"modified":"2016-02-12T05:42:21","modified_gmt":"2016-02-12T04:42:21","slug":"nuevas-maneras-de-mirar-el-universo-4","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2016\/02\/12\/nuevas-maneras-de-mirar-el-universo-4\/","title":{"rendered":"Nuevas maneras de mirar el Universo"},"content":{"rendered":"
\n

\"d-brana\"<\/p>\n

\n

 <\/p>\n

El gr\u00e1fico representa un modelo de manguera de un espacio-tiempo de dimensiones m\u00e1s altas de tipo Kaluza-Kleim donde la longitud, o mejor, la dimensi\u00f3n a lo largo de la longitud de la manguera representa el 4-espacio-tiempo normal, y la dimensi\u00f3n alrededor de la manguera representa la dimensi\u00f3n extra \u201cpeque\u00f1as\u201d (quiz\u00e1 escala de Planck). Imaginemos un \u201cser\u201d que habite en este mundo, que rebasa estas dimensiones extra \u201cpeque\u00f1as\u201d, y por ello no es realmente consciente de ellas.<\/p>\n

 <\/p>\n<\/div>\n

\n
\n

\u00a0\u00a1La ilusi\u00f3n de simplificar la Naturaleza!<\/a><\/h2>\n

 <\/p>\n<\/div>\n

\"Foto\"<\/p>\n

Nunca hemos dejado de explorar nuevos caminos:<\/p>\n

“Las \u00faltimas noticias que llegan sobre descubrimientos del Cosmos, siguen siendo publicadas en todos los medios.”<\/p>\n

\n

\u201cUn equipo internacional de cient\u00edficos ha detectado los sutiles temblores del universo un instante despu\u00e9s de su origen. Un telescopio estadounidense en el mism\u00edsimo polo Sur ha logrado captar esas huellas en el cielo que suponen un espaldarazo definitivo a la teor\u00eda que mejor explica los primeros momentos del cosmos, denominada inflaci\u00f3n y propuesta hace m\u00e1s de tres d\u00e9cadas. Esa inflaci\u00f3n fue un crecimiento enorme y muy r\u00e1pido del espacio-tiempo inicial y, a partir de ese momento, el universo sigui\u00f3 expandi\u00e9ndose pausadamente, hasta ahora, 13.800 millones de a\u00f1os despu\u00e9s. Es la teor\u00eda del Big Bang<\/a><\/a>, pero con un complemento fundamental al principio de todo. Como dice Alan Guth, el cient\u00edfico estadounidense que propuso, a principio de los ochenta, la inflaci\u00f3n c\u00f3smica, \u201cexploramos el bang del Big Bang<\/a><\/a>\u201d.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n<\/blockquote>\n

Lo que s\u00ed parece cierto es que, cuando sepamos capturar y leer las ondas gravitatorias que estamos buscando para tratar de traducir los mensajes que nos env\u00edan muchos fen\u00f3menos que ocurrieron y siguen ocurriendo en el Univero, entonces, habremos logrado decorrer el velo que ahora impide conocer un nuevo \u201cuniverso\u201d con otros escenarios y otras perspectivas. Muchos son los autores que nos han hablado de ellas y, por f\u00edn, parece que van siendo localizadas.<\/p>\n

Ondas gravitatorias que salen de un agujero negro<\/a><\/a> pulsante expandi\u00e9ndose por el espacio a inconmensurables\u00a0 distancias, como si de las ondas formadas en un tranquilo lago se tratara, las de gravedad, funcionan de forma similar.<\/p>\n

\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0\u00a0 Ondas gravitatorias de un Agujero Negro pulsante (que los hay)<\/p>\n

Desde sus comienzos la Astronom\u00eda ha dominada por el uso de instrumentos que detectan luz, desde los primeros telescopios \u00f3pticos hasta los m\u00e1s modernos detectores de rayos X<\/a><\/a> y gamma. Fruto de este desarrollo han sido grandes descubrimientos que han ido configurando nuestra de comprender el Universo. Durante el siglo pasado se han empezado a desarrollar nuevas formas de Astronom\u00eda basadas en mensajeros diferentes a la luz: detectores de rayos c\u00f3smicos, de neutrinos<\/a> y de ondas gravitacionales. Las ondas gravitacionales son una consecuencia de la Teor\u00eda General de la Relatividad de Einstein<\/a><\/a> y corresponden a oscilaciones de la geometr\u00eda del espacio-tiempo que se propagan de similar a las ondas electromagn\u00e9ticas.<\/p>\n

\"brane_1\"<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Tenemos que buscar la manera de \u201cver\u201d y \u201cdetectar\u201d las ondas gravitacionales<\/p>\n

La debilidad de la fuerza gravitatoria hace que la detecci\u00f3n de estas ondas suponga un gran reto tecnol\u00f3gico. Sin embargo, desde el punto de vista cient\u00edfico son una gran , ya que transportan informaci\u00f3n pr\u00e1cticamente incorrupta de las fuentes que la generaron, la cual en muchos de los casos es dif\u00edcil o imposible de obtener por otros medios. Este art\u00edculo es una introducci\u00f3n a la Astronom\u00eda de Ondas Gravitatorias, a sus m\u00e9todos, a su estado actual y sobre todo a las grandes perspectivas que ofrece con la apertura de una nueva ventana a la exploraci\u00f3n del Universo que tendr\u00e1 un gran impacto tanto en Astrof\u00edsica como en Cosmolog\u00eda e incluso en F\u00edsica Fundamental.<\/p>\n

Dentro del marco de la F\u00edsica Te\u00f3rica, la gravedad aparece una de las cuatro interacciones fundamentales, <\/em>siendo las otras tres la electromagn\u00e9tica y las interacciones nucleares d\u00e9bil y fuerte. Electromagnetismo y gravitaci\u00f3n son las dos \u00fanicas interacciones de largo rango de acci\u00f3n (en principio ilimitado), en contraposici\u00f3n a las dos interacciones nucleares, cuyo rango de acci\u00f3n est\u00e1 limitado esencialmente a regiones cuyo tama\u00f1o es del orden de un n\u00facleo at\u00f3mico o inferior. Una consecuencia directa de esto es que las interacciones nucleares no pueden transportar informaci\u00f3n a distancias macrosc\u00f3picas y por lo tanto no son de utilidad la Astronom\u00eda. Las otras dos, electromagnetismo y gravedad, se propagan a trav\u00e9s del espacio a la velocidad de la luz, tal y como nos indican las teor\u00edas de Maxwell y Einstein<\/a><\/a> respectivamente, y tal como comprobamos en diferentes observaciones y experimentos.<\/p>\n

\"http:\/\/www.dogmacero.org\/wp-content\/uploads\/cuerdas_abiertas.jpg\"<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0\u00a0 \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Muchos son los fen\u00f3menos que no sabemos entender<\/p>\n

Lo que determina la fuerza que estas interacciones producen son su intensidad y las correspondientes susceptibilidades de la materia a ellas, lo que denominamos cargas,<\/em> la carga el\u00e9ctrica en el caso electromagn\u00e9tico y la masa en el caso gravitatorio. En la naturaleza observamos que la interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica produce fuerzas que son muchos \u00f3rdenes de magnitud superiores a la de la gravitatoria, que es la m\u00e1s d\u00e9bil de todas las interacciones. Por lo tanto, no es de extra\u00f1ar que la Astronom\u00eda haya dominada completamente por detectores de ondas electromagn\u00e9ticas y fotones<\/a><\/a> (las part\u00edculas cu\u00e1nticas asociadas a campos electromagn\u00e9ticos), telescopios \u00f3pticos hasta detectores de rayos X<\/a><\/a> y gamma, incluyendo antenas de radio. Gracias a estos instrumentos la Astronom\u00eda ha producido grandes revoluciones que han cambiado nuestra percepci\u00f3n del Universo: la Copernicana, que comenz\u00f3 en el siglo XVI, hasta los descubrimientos en cosmolog\u00eda, que comenzaron en el siglo XX y contin\u00faan hoy d\u00eda.<\/p>\n

\"Gran<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Vistas como esta son posibles gracias a la luz y a los telescopios<\/p>\n

Pero no todo lo que se mide u observa en astronom\u00eda es luz, hay otros mensajeros que nos informan sobre lo que sucede en diferentes lugares de nuestro Universo: meteoritos, neutrinos<\/a>, rayos c\u00f3smicos (protones<\/a>, electrones<\/a>, etc.), ondas gravitatorias. Los meteoritos nos dan informaci\u00f3n de nuestro entorno local, principalmente del Sistema Solar. Los neutrinos<\/a> y rayos c\u00f3smicos pueden provenir nuestro entorno local hasta galaxias muy distantes. La detecci\u00f3n de estas part\u00edculas, mediante t\u00e9cnicas similares a las empleadas en aceleradores de part\u00edculas, ha dado lugar a una nueva \u00e1rea de investigaci\u00f3n muy activa denominada Astropart\u00edculas. <\/em>El mensajero del que trata este art\u00edculo son las ondas gravitatorias y su para la investigaci\u00f3n astron\u00f3mica constituye lo que denominamos Astronom\u00eda de Ondas Gravitatorias.<\/em><\/p>\n

Las ondas gravitatorias son una predicci\u00f3n de la Teor\u00eda General de la Relatividad (conocida com\u00fanmente como Relatividad General) propuesta por Albert Einstein<\/a><\/a> (1915) para incluir la gravitaci\u00f3n en la estructura espacio-temporal propuesta por \u00e9l mismo en su Teor\u00eda Especial de la Relatividad (1905). Uno de los aspectos m\u00e1s destacados de esta teor\u00eda es que el espacio deja de ser un simple contenedor <\/em>\u00a0de los fen\u00f3menos f\u00edsicos para convertirse en un objeto din\u00e1mico, en el sentido que su geometr\u00eda cambia conforme a los movimientos y distribuciones de masas y energ\u00eda. No solo eso, al tiempo f\u00edsico le sucede algo similar, de que su transcurso tambi\u00e9n depende de la distribuci\u00f3n de masa y energ\u00eda. En la Teor\u00eda de la Relatividad espacio y tiempo aparecen como una \u00fanica estructura que denominamos espacio-tiempo, cuya geometr\u00eda est\u00e1 determinada por la distribuci\u00f3n de masa y energ\u00eda, y a su vez,\u00a0 la geometr\u00eda determina el movimiento de la materia y de la energ\u00eda.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

La geometr\u00eda del espaciotiempo que nos da toda la sensaci\u00f3n de estar determinada por la presencia de grandes masas de materia que curvan el espacio y distorsionan el tiempo a su alrededor, El Agujero negro es el exponente m\u00e1s claro de esto.<\/p>\n

De esta , la gravedad aparece como una manifestaci\u00f3n de la geometr\u00eda espacio-tiempo, una elegante implementaci\u00f3n del principio Galileano de que todos los objetos, independientemente de su masa y composici\u00f3n, caen<\/em> con la misma aceleraci\u00f3n. Una consecuencia del car\u00e1cter din\u00e1mico del espacio-tiempo en la Relatividad General es que las oscilaciones de su geometr\u00eda se propagan como ondas con una velocidad, medida localmente, exactamente igual a la velocidad de la luz. Las ondas gravitatorias, al cambiar la geometr\u00eda local de las regiones que atraviesan, cambian la distancia f\u00edsica objetos, siendo dicho cambio proporcional a la distancia misma y a la amplitud de ondas. Como en el caso electromagm\u00e9tico este es un efecto transverso, es decir, los cambios en la distancia se producen en el plano perpendicular a la direcci\u00f3n de propagaci\u00f3n de la onda gravitatoria. Adem\u00e1s, tanto ondas electromagn\u00e9ticas como gravitatorias tienen dos estados de polarizaci\u00f3n independientes, aunque en teor\u00edas de la gravedad alternativas a la Relatividad General puede haber hasta seis polarizaciones independientes.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Una diferencia importante ondas electromagn\u00e9ticas y gravitatorias tiene que ver con su generaci\u00f3n. En el contexto astron\u00f3mico, las ondas electromagn\u00e9ticas se generan por cargas aceleradas (emisi\u00f3n predominantemente dipolar), como por ejemplo electrones<\/a>, cuyo tama\u00f1o es muy inferior al de los objetos de los que forman y como consecuencia, pueden emitir luz en una longitud de onda suficientemente peque\u00f1a como para realizar im\u00e1genes de objetos astron\u00f3micos. En contraste,\u00a0 las ondas gravitatorias se generan por cambios temporales de la distribuci\u00f3n de masa-energ\u00eda de un objeto (radiaci\u00f3n predominantemente cuadrupolar), y por este motivo sus longitudes de onda suelen ser del orden del tama\u00f1o del objeto que las genera o mayores, con lo cual no es posible en general realizar im\u00e1genes. En ese sentido se podr\u00eda decir que la Astronom\u00eda de Ondas Gravitatorias est\u00e1 m\u00e1s cercana a la Ac\u00fastica que a la \u00d3ptica.<\/p>\n

Es previsible que, dos objetos masivos (estrellas de neutrones<\/a>, por ejmplo) se encuentran y giran el uno alrededor del otro, deben desprender una serie de ondas gravitacionales que, captadas a cientos o miles de a\u00f1os-luz de la fuente, deben contar el suceso al cient\u00edfico experto.<\/p>\n

La relativa debilidad de la gravedad es la causa de que las ondas gravitatorias tengan una amplitud relativamente peque\u00f1a y que su detecci\u00f3n sea una empresa extremadamente complicada. Ondas gravitatorias producidas por fuentes gal\u00e1cticas, la colisi\u00f3n de dos estrellas de neutrones<\/a>, inducen desplazamientos del orden del tama\u00f1o de un n\u00facleo at\u00f3mico o inferiores en un detector terrestre de un kil\u00f3metro de tama\u00f1o. La gran ventaja que proporcionan las ondas gravitatorias es que por su d\u00e9bil interacci\u00f3n con la materia transportan informaci\u00f3n pr\u00e1cticamente incorrupta de las fuentes astron\u00f3micas que las generaron.<\/p>\n

La construcci\u00f3n de un detector de ondas gravitatorias supone un gran reto tecnol\u00f3gico, y tal empresa no comenz\u00f3 hasta los a\u00f1os sesenta, con el pionero de Joseph Weber en detectores resonantes. El principio de funcionamiento de estos detectores de basa en que una onda gravitatoria que atraviese un s\u00f3lido cambiar\u00e1 su tama\u00f1o de forma oscilatoria, excitando de esta forma sus modos propios de oscilaci\u00f3n. La idea por lo tanto es crear un dispositivo que sea sensible a las oscilaciones del s\u00f3lido y nos permita extraer la se\u00f1al gravitatoria que las ha producido. Varios detectores de este tipo, la mayor\u00eda con forma cil\u00edndrica, se han construido en varias partes del mundo y, contrariamente a las aseveraciones de detecci\u00f3n de Weber en los a\u00f1os 70, no han conseguido hasta la fecha detectar ondas gravitatorias. De hecho, ning\u00fan tipo de detector las ha detectado. Entonces, \u00bfestamos seguros de que las ondas gravitatorias existen? \u00bfTenemos alguna evidencia de su existencia?<\/p>\n

\n

\"dibujo20090307gravitationalwaverecreation\"<\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

No por falta de empe\u00f1o y proyectos , todav\u00eda no se han observado (directamente) las ondas gravitatorias predichas por la teor\u00eda de la relatividad<\/a><\/a> de Einstein<\/a><\/a>, aunque hay importantes evidencias (indirectas) sobre su existencia. Son extremadamente d\u00e9biles, por lo que observarlas es extremedamente dif\u00edcil.<\/p>\n<\/div>\n

La respuesta a estas preguntas es que s\u00ed, y el principal argumento nos lo proporcion\u00f3 el descubrimiento en 1974 del primer pulsar binario, PSR B1913+16, por Russell Hulse y Joseph Taylor, lo que les vali\u00f3 el premio Nobel de F\u00edsica en el a\u00f1o 1993. Los p\u00falsares<\/a><\/a> son estrellas de neutrones<\/a> dotadas de un enorme campo magn\u00e9tico que acelera part\u00edculas cargadas produciendo la emisi\u00f3n de un haz de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica en la direcci\u00f3n del eje magn\u00e9tico. Como el eje magn\u00e9tico no suele estar alineado con el eje de rotaci\u00f3n, emisi\u00f3n electromagn\u00e9tica describe un cono, convirtiendo los p\u00falsares<\/a><\/a> en faros c\u00f3smicos. Si nuestro planeta se encuentra en la direcci\u00f3n del cono de emisi\u00f3n del p\u00falsar<\/a> observaremos una serie de pulsos de radio, que en caso de los p\u00falsares<\/a><\/a> con rotaci\u00f3n m\u00e1s r\u00e1pida se dan con un ritmo tan uniforme que los convierte en relojes de precisi\u00f3n comparable a los relojes at\u00f3micos (\u00a1el p\u00falsar<\/a> m\u00e1s r\u00e1pido conocido completa m\u00e1s de 700 revoluciones por segundo! El de Hulse y Taylor!).<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

El primer p\u00falsar<\/a> binario conocido, PSR 1913+16, fue descubierto en 1974. Consiste en un p\u00falsar<\/a> que tiene 17 pulsaciones por segundo, en una \u00f3rbita altamente exc\u00e9ntrica con un per\u00edodo de 7,75 horas alrededor de una segunda estrella de neutrones<\/a> en la que no se han observado pulsaciones. Cada estrella tiene unas 1,4 masas solares, pr\u00f3xima al l\u00edmite de Chandrasekhar<\/a><\/a>, y el per\u00edodo orbital se est\u00e1 acortando gradualmente debido a la p\u00e9rdida de energ\u00eda a trav\u00e9s de radiaci\u00f3n gravitacional.<\/p>\n

Otro p\u00falsar<\/a> binario destacable es PSR 1957 + 20, llamado en ocasiones p\u00falsar<\/a> de la viuda negra, en el que la intensa radiaci\u00f3n procedente del pulsar est\u00e1 evaporando su peque\u00f1a estrella compa\u00f1era. Algunos p\u00falsares<\/a><\/a> binarios se saben que son p\u00falsares<\/a><\/a> reciclados que han adquirido altas velocidades de rotaci\u00f3n debido a la acreci\u00f3n de gas procedente del compa\u00f1ero.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Escenas como son corrientes en las galaxias<\/p>\n

Esto permite observaciones astron\u00f3micas de una precisi\u00f3n sin precedentes. El p\u00falsar<\/a> de Hulse y Taylor orbita alrededor de otra estrella de neutrones<\/a> de que el tama\u00f1o de la \u00f3rbita es suficientemente peque\u00f1o (la distancia m\u00ednima entre ellas es aproximadamente la mitad de la distancia de la Tierra al Sol) como para que estas estrellas tan compactas (tienen una masa un poco inferior a una vez y media la masa del Sol pero un radio de tan s\u00f3lo unos diez kil\u00f3metros) se muevan de forma que los efectos relativistas importen para un descripci\u00f3n precisa de sistema. En concreto, el movimiento orbital peri\u00f3dico de tales masas con velocidades considerables (cientos de kil\u00f3metros por segundo respecto del centro de masas\u00a0 del sistema binario) produce cambios peri\u00f3dicos significativos en la geometr\u00eda del espacio-tiempo de su entorno. Y estos cambios\u00a0 peri\u00f3dicos en la geometr\u00eda no son m\u00e1s que ondas gravitatorias que se propagan en todas las direcciones llev\u00e1ndose consigo energ\u00eda y momento angular del sistema.<\/p>\n

emisi\u00f3n gravitatoria afecta a su vez al movimiento orbital, disminuyendo su tama\u00f1o y periodo orbital, tal y como se observa. Tambi\u00e9n se pueden observar otros efectos relativistas como la precesi\u00f3n del periastro de la \u00f3rbita. Los 35 a\u00f1os de observaciones del p\u00falsar<\/a> binario de Hulse y Taylor han permitido comprobar que la evoluci\u00f3n de su \u00f3rbita coincide con la predicha por el mecanismo de emisi\u00f3n de radiaci\u00f3n gravitatoria de la Relatividad General con una precisi\u00f3n relativa del 0.2%. Actualmente se conocen otros p\u00falsares<\/a><\/a> binarios y algunos de ellos se encuentran en un r\u00e9gimen relativista. El denominado p\u00falsar<\/a> doble<\/em>, PSR J0737-3039A\/B, un sistema binario compuesto por dos p\u00falsares<\/a><\/a>, se ha convertido recientemente en el mejor test disponible de la Relatividad General, alcanzado precisiones relativas del 0.05%.<\/p>\n

\"Detector<\/div>\n

Uno de los dos detectores LIGO, situado en Livingston (Luisiana), con brazos de cuatro kil\u00f3metros de longitud.- LIGO\/CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY. Se han ideado para localizar las ondas gravitacionales que vienen del pasado salidas de sucesos como el big bang o agujeros negros<\/a><\/a> que colisionan, estrellas de neutrones<\/a> que se fusionan y otros eventos cosmol\u00f3gicos que nos pueden contar muchas cosas del Universo que ahora no conocemos.<\/p>\n

Estos descubrimientos han contribuido a impulsar el desarrollo de detectores de ondas gravitatorias, y los que hoy en d\u00eda han alcanzado una mayor sensibilidad son los llamados detectores interferom\u00e9tricos. Son b\u00e1sicamente interfer\u00f3metros del tipo Michelson-Morley dispuestos en una de L y el concepto de funcionamiento es relativamente simple: cuando una onda gravitatoria incide perpendicularmente al plano del detector produce cambios en la longitud de los brazos del interfer\u00f3metro, de forma que mientras uno se acorta el otro se alarga y viceversa. Estos cambios dan lugar a interferencias de las cuales se puede inferir el patr\u00f3n de las ondas gravitatorias que han atravesado el detector. Actualmente hay varios detectores interferom\u00e9tricos terrestres en operaci\u00f3n: LIGO en los Estados Unidos (dos de 4 km y uno de 2 km de brazo); VIRGO en Italia con participaci\u00f3n de varios pa\u00edses europeos (3 km de brazo); GEO600 en Alemania con participaci\u00f3n brit\u00e1nica (600 m de brazo). Aparte hay varios proyectos en desarrollo en diversas partes del planeta, como por ejemplo el LCGT en Jap\u00f3n 83 km de brazo), un ambicioso proyecto recientemente aprobado que sustituye al anterior detector TAMA y al prototipo CLIO, y que se convertir\u00e1 en el primer detector interferom\u00e9trico de tipo criog\u00e9nico. La banda de frecuencias a la que operan est\u00e1 contenida en el rango 10- 10000 Hz. A frecuencias m\u00e1s bajas est\u00e1n limitados por ruido s\u00edsmico y el gradiente gravitatorio, mientras que a frecuencias m\u00e1s altas est\u00e1n limitados por el ruido de los fotodetectores.<\/p>\n

\"Observatorio<\/div>\n
Observatorio de ondas gravitatorias con Interfer\u00f3metro L\u00e1ser (LIGO)<\/div>\n

Pese a que no se han realizado a\u00fan detecciones, observaciones de LIGO han servido producir nueva ciencia mediante el an\u00e1lisis de las consecuencias de las no detecciones al nivel de sensibilidad actual. Se pueden destacar dos resultados: (1) En la constelaci\u00f3n del Cangrejo hay un p\u00falsar<\/a> joven resultado de una supernova (explosi\u00f3n de una estrella). La frecuencia rotacional de p\u00falsar<\/a> disminuye con el tiempo. LIGO ha limitado a un 4% la contribuci\u00f3n de una hipot\u00e9tica emisi\u00f3n de radiaci\u00f3n gravitatoria, lo cual excluye diversos modelos astrof\u00edsicos que trataban de explicar fen\u00f3meno. (2) La teor\u00eda cosmol\u00f3gica de la gran explosi\u00f3n (Big Bang<\/a><\/a>) requiere una fase primitiva de gran expansi\u00f3n del Universo que dar\u00eda lugar, entre otras cosas, a un fondo de radiaci\u00f3n gravitatoria. Las observaciones de LIGO han puesto l\u00edmites a la densidad de energ\u00eda almacenada en este fondo, mejorando los l\u00edmites impuestos por la teor\u00eda de de elementos primordiales, parte a su vez del modelo est\u00e1ndar de la Cosmolog\u00eda. Durante el presente a\u00f1o, tanto LIGO como VIRGO parar\u00e1n las operaciones para incorporar tecnolog\u00eda avanzada: mejora de los sistemas de vac\u00edo, l\u00e1seres<\/a><\/a> de precisi\u00f3n m\u00e1s potentes y mejoras de los sistemas \u00f3pticos y mec\u00e1nicos. Con esto se lograr\u00e1 una mejora de un orden de magnitud en la sensibilidad, lo cual equivale a aumentar en tres \u00f3rdenes de magnitud el volumen del cosmos que cubrir\u00e1n. Al mismo tiempo se realizar\u00e1 la construcci\u00f3n del detector criog\u00e9nico LCGT en la mina de Kamioka (Jap\u00f3n). Una vez estos modelos avanzados entren en operaci\u00f3n se espera que realicen detecciones de radiaci\u00f3n gravitatoria con un ritmo, de acuerdo con los pron\u00f3sticos astrof\u00edsicos sobre la informaci\u00f3n de las fuentes de ondas gravitatorias relevantes, de 10-1000 eventos por a\u00f1o.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 En lugares como este, la gravedad interviene para formar estrellas nuevas. La imagen es de NGC 604, una regi\u00f3n H II gigante en la galaxia del Tri\u00e1ngulo. En estos lugares, la fuerza de Gravedad, las ondas que se emiten al choque del material ah\u00ed presente, los vientos estelares\u2026 Son el motivo de que el gas y el polvo ah\u00ed presentes se distorsionen y formen figuras arabescas que, no pocas veces, est\u00e1n llenas de belleza.<\/p>\n

Las principales fuentes astrof\u00edsicas y cosmol\u00f3gicas para estos detectores terrestres son: colisiones de sistemas binarios formados por agujeros negros<\/a><\/a> estelares y\/o estrellas de neutrones<\/a>; oscilaciones de estrellas relativistas; supernovas; fondos cosmol\u00f3gicos de diverso origen. Estas observaciones revelar\u00e1n informaci\u00f3n clave para entender la de objetos compactos estelares, la ecuaci\u00f3n de estado de estrellas de neutrones<\/a>, la validez de la Relatividad General, etc.<\/p>\n

Por otra parte, la Agencia Europea del Espacio (ESA) y la Administraci\u00f3n Nacional para el Espacio y la Aeron\u00e1utica norteamericana (NASA) colaboran en la construcci\u00f3n de un observatorio espacial de ondas gravitatorias, la Antena Espacial de Interferometr\u00eda L\u00e1ser (LISA), que se espera que se lance durante la d\u00e9cada de 2020. Hay dos motivos de peso para construir un observatorio espacial. El primero es cubrir la banda de bajas frecuencias, en el rango 3×10\u207b\u2075 \u2013 0.1 Hz, inaccesible a los detectores terrestres. El segundo es que banda de frecuencias da acceso a fuentes de ondas gravitatorias y a una ciencia completamente diferente, con muchas m\u00e1s implicaciones para el panorama de la Astrof\u00edsica y la Cosmolog\u00eda. LISA se compone de tres naves espaciales dispuestas en un tri\u00e1ngulo equil\u00e1tero, de 5 millones de kil\u00f3metros de lado, y que siguen una \u00f3rbita alrededor del Sol. Para que la din\u00e1mica propia de cada nave preserve lo m\u00e1s posible la configuraci\u00f3n triangular, esta ha de estar inclinada 60\u00ba respecto del plano de la ecl\u00edptica. De esta el tri\u00e1ngulo gira sobre su baricentro una vez por a\u00f1o\/\u00f3rbita, lo cual introduce una modulaci\u00f3n en las se\u00f1ales gravitatorias que es muy \u00fatil para localizar los objetos que las emitieron. LISA es una misi\u00f3n con una tecnolog\u00eda muy novedosa y exigente que una misi\u00f3n precursora de la ESA, LISA PathFinder, se encargar\u00e1 de demostrar. Nuestro grupo en el Instituto de Ciencias del Espacio (CSI<\/a><\/a>C-IEEC) participa en el desarrollo de esta misi\u00f3n contribuyendo con algunos instrumentos fundamentales, como por ejemplo el ordenador que controlar\u00e1 el denominado LISA Technology Package,<\/em>\u00a0 el conjunto de experimentos que LISA PathFinder realizar\u00e1.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

LISA har\u00e1 sus observaciones en un intervalo de frecuencia bajo que no es posible con detectores basados en la Tierra. Estos detectores est\u00e1n afectados por el ruido ambiental de la Tierra, causado por los terremotos y otras vibraciones, y s\u00f3lo pueden hacer observaciones a frecuencias mayores de 1 hertzio. Sin embargo, los detectores terrestres, tales como el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometr\u00eda L\u00e1ser (LIGO) o VIRGO, y LISA se complementar\u00e1n. En el espacio, LISA \u201coir\u00e1\u201d el ruido sordo largo y bajo de las ondulaciones del espacio-tiempo. En la Tierra, LIGO y otros sistemas \u201coir\u00e1n\u201d las ondulaciones del espacio-tiempo de frecuencia m\u00e1s alta. LISA observar\u00e1 los binarios miles de a\u00f1os antes de que \u00e9stos choquen. Los detectores terrestres observar\u00e1n otros binarios justo antes de chocar, cuando sus velocidades orbitales son mucho m\u00e1s altas. Se necesitan ambos tipos de observatorios para o\u00edr el amplio espectro de ondulaciones en el espacio-tiempo.<\/p>\n

Pasando a la cient\u00edfica de LISA, uno de los principales puntos a resaltar es el hecho de que actualmente LISA es el \u00fanico proyecto de detector de radiaci\u00f3n gravitatoria del que conocemos fuentes garantizadas. Se trata de sistemas binarios gal\u00e1cticos con periodos inferiores a 2 horas, conocidos como binarias de verificaci\u00f3n <\/em>ya que ser\u00e1n muy \u00fatiles para la calibraci\u00f3n de LISA. Adem\u00e1s, se espera que LISA observe principalmente las siguientes fuentes de ondas gravitatorias: Sistemas estelares binarios en nuestra galaxia y algunos extragal\u00e1cticos. <\/em>LISA detectar\u00e1 varios millones de estos sistemas, la mayor de los cuales formar\u00e1n un fondo de radiaci\u00f3n gravitatoria y los m\u00e1s brillantes <\/em>podr\u00e1n resolverse y separarse de este fondo. Ca\u00edda orbital y colisi\u00f3n de agujeros negros<\/a><\/a> supermasivos. <\/em>Las observaciones astron\u00f3micas nos proporcionan evidencia de que pr\u00e1cticamente todas las galaxias contienen un agujero negro<\/a><\/a> en su n\u00facleo central y que estas, a lo largo de su historia, han sufrido varias colisiones con otras galaxias. Cuando dos galaxias colisionan para formar una nueva, sus respectivos agujeros negros<\/a><\/a> migran hacia el nuevo n\u00facleo debido a la fricci\u00f3n din\u00e1mica, donde forman un sistema binario cuya \u00f3rbita, a partir de un determinado momento, se reducir\u00e1 por emisi\u00f3n de radiaci\u00f3n gravitatoria hasta la colisi\u00f3n final, que resultar\u00e1 en la de un \u00fanico agujero negro<\/a><\/a>.<\/p>\n

\"http:\/\/farm5.static.flickr.com\/4147\/5205806307_4ddf91034b.jpg\"<\/p>\n

Un equipo, con participaci\u00f3n del Instituto de Astrof\u00edsica de Canarias (IAC), ha descubierto, por casualidad, una docena de sistemas estelares binarios con peculiaridades jam\u00e1s vistas. Se trata de sistemas compuestos por pares de enanas blancas m\u00e1s ligeras de lo habitual y que, seg\u00fan sus c\u00e1lculos, acabar\u00e1n fusion\u00e1ndose en un \u00fanico objeto.<\/p>\n

LISA ser\u00e1 capaz de detectar todas estas colisiones dentro de nuestro Universo observable. La captura y posterior ca\u00edda orbital de objetos estelares compactos (enanas blancas, estrellas de neutrones<\/a>, agujeros negros<\/a><\/a> estelares) hacia agujeros negros<\/a><\/a> supermasivos. <\/em>En el n\u00facleo gal\u00e1ctico, en torno a los agujeros negros<\/a><\/a> supermasivos, hay una gran concentraci\u00f3n de objetos estelares compactos. Eventualmente, y debido a interacciones gravitatorias entre ellos, uno de estos objetos estelares puede ser capturado por la gravedad del agujero negro<\/a><\/a> supermasivo e una larga ca\u00edda en espiral hacia este (debido a la emisi\u00f3n de radiaci\u00f3n gravitatoria del sistema) hasta ser finalmente absorbido por \u00e9l. Esta ca\u00edda es lenta. De tal forma que LISA podr\u00e1 detectar la radiaci\u00f3n gravitatoria emitida durante cientos de miles\u00a0 de \u00f3rbitas durante el \u00faltimo a\u00f1o de uno de estos sistemas, y esto supone que podremos extraer sus par\u00e1metros f\u00edsicos co una gran precisi\u00f3n. Fondos de radiaci\u00f3n gravitatoria de origen cosmol\u00f3gico. <\/em>De acuerdo con esa mayor\u00eda de mecanismos te\u00f3ricos que los predicen, el espectro de estos fondos es muy amplio (en algunos casos es plano o ligeramente inclinado) y pueden ser observados por detectores que operen en diferentes partes del espectro gravitatorio.<\/p>\n

La detecci\u00f3n de las fuentes descritas permitir\u00e1 desarrollar una ciencia muy amplia y revolucionaria, que influenciar\u00e1 tanto la Astrof\u00edsica y la Cosmolog\u00eda como la F\u00edsica Fundamental. Sobre la ciencia que se espera desarrollar con LISA podemos destacar: comprensi\u00f3n de la din\u00e1mica de los n\u00facleos gal\u00e1cticos; comprobar la validez de diferentes modelos de de galaxias; comprobar si los agujeros negros<\/a><\/a> son como los describe la Relatividad General (caracterizados \u00fanicamente por su masa y momento angular intr\u00ednseco); poner a prueba teor\u00edas alternativas a la Relatividad General; etc.<\/p>\n

Aparte de los detectores de ondas gravitatorias descritos, se ha propuesto otra de detectar ondas gravitatorias basada en el ajuste temporal (timing)\u00a0 <\/em>de un conjunto de p\u00falsares<\/a><\/a> con periodos del orden de milisegundos. Cuando una onda gravitatoria pasa a trav\u00e9s de la regi\u00f3n entre los p\u00falsares<\/a><\/a> y la Tierra produce cambios en los tiempos de llegada de los pulsos. Con una tecnolog\u00eda adecuada, un buen de p\u00falsares<\/a><\/a> (un par de decenas) y un tiempo de observaci\u00f3n suficientemente largo (unos diez a\u00f1os), la presencia de ondas gravitatorias, en la banda ultra baja, entre 10\u207b\u2079 y 10\u207b\u2077 Hz, puede ser detectada. Las fuentes en banda incluyen los agujeros negros<\/a><\/a> m\u00e1s masivos, con masas superiores a cientos de millones de veces la masa del Sol, y fondos de radiaci\u00f3n gravitatoria de origen diverso.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Impresi\u00f3n art\u00edstica de las ondas gravitatorias producidas por un sistema binario de dos agujeros negros<\/a><\/a>.<\/div>\n
[Foto: K. Thorne (Cal-tech) y T. Carnahan (NASA GSFC)<\/div>\n

La Astronom\u00eda de Ondas Gravitatorias se inici\u00f3 durante la segunda mitad del siglo pasado y ha de tener su \u00e9poca de esplendor a lo largo de la primera mitad del presente, con la puesta en funcionamiento de la segunda generaci\u00f3n de detectores terrestres como LIGO, VIRGO, Y LCGT, con el futuro observatorio espacial LISA, con la observaci\u00f3n de m\u00faltiples p\u00falsares<\/a><\/a> y con el desarrollo de proyectos de tercera generaci\u00f3n que est\u00e1n siendo actualmente debatidos y dise\u00f1ados. Cada vez que en Astronom\u00eda se ha abierto una nueva ventana a la exploraci\u00f3n del Universo (infrarroja, radio, rayos X<\/a><\/a>, rayos gamma<\/a><\/a>, etc.) se han realizado grandes descubrimientos. Muchos de ellos han consistido en la aparici\u00f3n de nuevos objetos astron\u00f3micos y\/o nuevos fen\u00f3menos f\u00edsicos, la mayor\u00eda de veces de forma inesperada. La Astronom\u00eda de Ondas Gravitatorias abrir\u00e1 una nueva ventana usando una nueva herramienta, un mensajero c\u00f3smico, la gravedad, y con ello nos esperan nuevas sorpresas y grandes descubrimientos que pueden cambiar nuestra forma de ver el Universo.<\/p>\n

Excepto algunos adornos personales.<\/p>\n

La Fuente: Revista de F\u00edsica, volumen 25 n\u00ba 2\/2011<\/p>\n

Autores: Alberto Lobo y Carlos F. Sopuerta<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

\r\n\t\t\r\n\t\t
<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>hotmail correo<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>[?]<\/a><\/span><\/td><\/tr><\/table><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

  El gr\u00e1fico representa un modelo de manguera de un espacio-tiempo de dimensiones m\u00e1s altas de tipo Kaluza-Kleim donde la longitud, o mejor, la dimensi\u00f3n a lo largo de la longitud de la manguera representa el 4-espacio-tiempo normal, y la dimensi\u00f3n alrededor de la manguera representa la dimensi\u00f3n extra \u201cpeque\u00f1as\u201d (quiz\u00e1 escala de Planck). Imaginemos […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_s2mail":"yes","footnotes":""},"categories":[93],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/14497"}],"collection":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=14497"}],"version-history":[{"count":0,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/14497\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=14497"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=14497"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=14497"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}