{"id":14712,"date":"2016-03-04T05:56:19","date_gmt":"2016-03-04T04:56:19","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=14712"},"modified":"2016-03-04T05:56:19","modified_gmt":"2016-03-04T04:56:19","slug":"a-vueltas-con-las-ondas-gravitacionales","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2016\/03\/04\/a-vueltas-con-las-ondas-gravitacionales\/","title":{"rendered":"A vueltas con las Ondas Gravitacionales"},"content":{"rendered":"
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\u00a0\u00ab El viejo Tren de Riotinto que te transporta al pasado<\/a><\/h2>\n<\/div>\n
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En el Universo\u2026 \u00a1Todo se transforma!<\/a> \u00bb<\/div>\n<\/div>\n
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Hace ya alg\u00fan tiempo que, en relaci\u00f3n a las Ondas gravitacionales traje aqu\u00ed un trabajo que sali\u00b4\u00e7o publicado en la Revista de F\u00edsica de la R.S.E.F., y, ahora que est\u00e1 de moda el tema, lo traigo de nuevo para comparar las ideas viejas con las nuevas.<\/h3>\n<\/div>\n
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Desde sus comienzos la Astronom\u00eda ha estado 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 forma 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 forma similar a las ondas electromagn\u00e9ticas. 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 oportunidad, 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

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Dentro del marco de la F\u00edsica Te\u00f3rica, la gravedad aparece como 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 limitado), 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 para 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. 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 estado dominada completamente por detectores de ondas electromagn\u00e9ticas y fotones<\/a><\/a> (las part\u00edculas cu\u00e1nticas asociadas a campos electromagn\u00e9ticos), desde 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: Desde 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

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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 desde 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 empleo para la investigaci\u00f3n astron\u00f3mica constituye lo que denominamos Astronom\u00eda de Ondas Gravitatorias.<\/em><\/p>\n

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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 forma 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. De esta forma, 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 entre objetos, siendo dicho cambio proporcional a la distancia misma y a la amplitud de ondas.<\/p>\n

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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. Una diferencia importante entre 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 parte 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

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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, como 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 trabajo 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

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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, esta 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 17). 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 forma 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.<\/p>\n

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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. Esta 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 tambi\u00e9n 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

\"as\"<\/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 forma 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:<\/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. LIGO en los Estados Unidos (dos de 4 km y uno de 2 km de brazo).<\/p>\n

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\"sasa\"<\/a><\/figure>\n<\/div>\n

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Recreaci\u00f3n de la se\u00f1al GW150914 (LIGO).<\/div>\n<\/figcaption> <\/p>\n<\/div>\n

Los resultados negativos de los interfer\u00f3metros terrestres tipo LIGO hicieron que muchos investigadores criticasen el gasto de esta iniciativa (1100 millones de d\u00f3lares en los \u00faltimos 40 a\u00f1os) y comenzasen a apostar seriamente por otra t\u00e9cnica, denominada PTA (Pulsar Timing Array<\/em>). Este m\u00e9todo, completamente distinto e independiente de los intefer\u00f3metros terrestres, consiste en usar la se\u00f1al emitida por varios p\u00falsares<\/a> -estrellas de neutrones<\/a> que emiten se\u00f1ales de radio muy precisas al girar- como detectores de ondas gravitacionales. Sin embargo, finalmente ha sido LIGO el que se ha llevado el gato al agua, aunque si Advanced Virgo hubiera estado funcionando el d\u00eda de la detecci\u00f3n probablemente tambi\u00e9n hubiera descubierto la se\u00f1al. Adem\u00e1s de la GW150914, durante el primer mes de operaciones AdvLIGO tambi\u00e9n detect\u00f3 otra se\u00f1al, LVT151012, mucho m\u00e1s d\u00e9bil. Todav\u00eda no est\u00e1 claro si se trata de una se\u00f1al real o no. La gran pregunta es, \u00bfse trata GW150914 de una se\u00f1al poco frecuente o es algo com\u00fan en el Universo? Todav\u00eda no lo sabemos. El objetivo principal de LIGO y los dem\u00e1s detectores es precisamente medir la frecuencia de estos sucesos tan energ\u00e9ticos.<\/p>\n

\"File:Wavy.gif\"<\/p>\n

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. Pese a que no se han realizado a\u00fan detecciones, observaciones de LIGO han servido para 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 este p\u00falsar<\/a> disminuye con el tiempo.<\/p>\n

\"Observatorio<\/div>\n
Observatorio de ondas gravitatorias con Interfer\u00f3metro L\u00e1ser (LIGO) ubicado en Louisiana&Washington, USA<\/div>\n

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 este 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 formaci\u00f3n 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

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Cuando dos galaxias se fusionan, sus agujeros negros<\/a><\/a> centrales entran en colisi\u00f3n y, las ondas gravitacionales que pueden generar podr\u00e1in traernos informaci\u00f3n del suceso que, hasta el momento, no hemos podido detectar y, ser\u00eda, una nueva manera de mirar el Universo.<\/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 formaci\u00f3n 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 esta 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 forma 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

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Pasando a la parte 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 parte 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 formaci\u00f3n de un \u00fanico agujero negro<\/a><\/a>.<\/p>\n

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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 iniciar 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

\u00a0\"Archivo:Star<\/p>\n

\u00a0En la imagen se reproducen las ondas gravitatorias emitidas por una estrella durante su colapso. En las ecuaciones de Einstein<\/a><\/a> se descubre el misterioso proceso que ocurre en las estrellas al final de sus vidas y de como se convierten en agujeros negros<\/a><\/a>.<\/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 formaci\u00f3n 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 forma 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 n\u00famero 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 esta 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

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\u00a0\u00a0\u00a0 Cuando dominemos la t\u00e9cnica de captar las ondas gravitatorias, tendremos una nueva manera de ver el Universo<\/p>\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 nuevo 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

Fuente:<\/p>\n

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

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

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\u00a0\u00ab El viejo Tren de Riotinto que te transporta al pasado En el Universo\u2026 \u00a1Todo se transforma! \u00bb Hace ya alg\u00fan tiempo que, en relaci\u00f3n a las Ondas gravitacionales traje aqu\u00ed un trabajo que sali\u00b4\u00e7o publicado en la Revista de F\u00edsica de la R.S.E.F., y, ahora que est\u00e1 de moda el tema, lo traigo de […]<\/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":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/14712"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=14712"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/14712\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=14712"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=14712"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=14712"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}