El 11 de febrero de 2016, los científicos del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) anunciaron la primera detección de ondas gravitacionales. Este desarrollo, que confirmó una predicción hecha por la Teoría de la relatividad general de Einstein un siglo antes, abrió nuevas vías de investigación para cosmólogos y astrofísicos. También fue un hito para los investigadores de la Universidad de Monash, que desempeñaron un papel importante en el descubrimiento.
Y ahora, poco más de un año después, un equipo de investigadores del Centro de Astrofísica de Monash ha anunciado otra posible revelación. Basado en sus estudios en curso de ondas gravitacionales, el equipo propuso recientemente un concepto teórico conocido como "memoria huérfana". Si es cierto, este concepto podría revolucionar la forma en que pensamos sobre las ondas gravitacionales y el espacio-tiempo.
Los investigadores del Centro de Astrofísica de Monash son parte de lo que se conoce como la Colaboración Científica LIGO (LSC), un grupo de científicos dedicados a desarrollar el hardware y el software necesarios para estudiar las ondas gravitacionales. Además de crear un sistema para examinar las detecciones, el equipo desempeñó un papel clave en el análisis de datos, observando e interpretando los datos recopilados, y también fue instrumental en el diseño de los espejos LIGO.
Mirando más allá de lo que observaron LIGO y otros experimentos (como el interferómetro Virgo), el equipo de investigación buscó abordar cómo las capacidades de estos detectores podrían extenderse aún más al encontrar la "memoria" de las ondas gravitacionales. El estudio que describe esta teoría fue publicado recientemente en el Cartas de revisión física bajo el título "Detección de memoria de ondas gravitacionales sin señales primarias".
Según su nueva teoría, el espacio-tiempo no vuelve a su estado normal después de que un evento cataclísmico genera ondas gravitacionales que hacen que se estire. En cambio, permanece estirado, a lo que se refieren como "memoria huérfana", la palabra "huérfano" aludiendo al hecho de que la "onda principal" no es directamente detectable. Si bien este efecto aún no se ha observado, podría abrir algunas oportunidades muy interesantes para la investigación de ondas gravitacionales.
En la actualidad, los detectores como LIGO y Virgo solo pueden discernir la presencia de ondas gravitacionales a ciertas frecuencias. Como tal, los investigadores solo pueden estudiar las ondas generadas por tipos específicos de eventos y rastrearlas hasta su origen. Como Lucy McNeill, una investigadora del Centro de Astrofísica de Monash y autora principal del artículo, dijo en un reciente comunicado de prensa de la Universidad:
“Si existen fuentes exóticas de ondas gravitacionales, por ejemplo, desde micro agujeros negros, LIGO no las escucharía porque son de alta frecuencia. Pero este estudio muestra que LIGO puede usarse para explorar el universo en busca de ondas gravitacionales que alguna vez se creyeron invisibles para él ".
Como indican en su estudio, las ráfagas de ondas gravitacionales de alta frecuencia (es decir, las que están dentro o por debajo del rango de kilohercios) producirían una memoria huérfana que los detectores LIGO y Virgo podrían detectar. Esto no solo aumentaría el ancho de banda de estos detectores exponencialmente, sino que abriría la posibilidad de encontrar evidencia de ráfagas de ondas de gravedad en búsquedas anteriores que pasaron desapercibidas.
El Dr. Eric Thrane, profesor de la Escuela de Física y Astronomía de Monash y otro miembro del equipo de LSC, también fue uno de los coautores del nuevo estudio. Como dijo, "Estas ondas podrían abrir el camino para estudiar física actualmente inaccesible para nuestra tecnología".
Pero como admiten en su estudio, es posible que tales fuentes ni siquiera existan y que se necesite más investigación para confirmar que la "memoria huérfana" es real. Sin embargo, sostienen que la búsqueda de fuentes de alta frecuencia es una forma útil de buscar nueva física, y podría revelar cosas que no esperábamos encontrar.
“Es deseable una búsqueda dedicada de memoria de ondas gravitacionales. Tendrá una sensibilidad mejorada en comparación con las búsquedas de ráfagas actuales ", afirman. "Además, se puede usar una búsqueda dedicada para determinar si un candidato de detección es consistente con una ráfaga de memoria verificando si los residuos (después de la resta de la señal) son consistentes con el ruido gaussiano".
Por desgracia, tales búsquedas pueden tener que esperar a los sucesores propuestos para el experimento Advanced LIGO. Estos incluyen el Telescopio Einstein y el Explorador Cósmico, dos detectores de ondas gravitacionales de tercera generación propuestos. Dependiendo de lo que encuentren las encuestas futuras, podemos descubrir que el espacio-tiempo no solo se extiende desde la creación de ondas gravitacionales, sino que también lleva las "estrías" para demostrarlo.
