La astronomía de ondas gravitacionales revolucionará nuestra comprensión del universo.En solo unos pocos años, ha mejorado mucho nuestra comprensión de los agujeros negros, pero todavía es un campo joven de la ciencia.Dicho esto, todavía existen serias limitaciones a lo que se puede observar.
Actualmente, todos los observatorios gravitatorios están basados en la Tierra.Esto hace que el detector sea más fácil de construir y mantener, pero también significa que el observatorio sufre de ruido de fondo.Observatorios como LIGO y Virgo funcionan midiendo la distancia recorrida entre espejos a medida que las ondas gravitacionales atraviesan el observatorio.Este cambio es muy pequeño.Para un espejo a 4 km de distancia, el cambio es solo una fracción del ancho del protón.Las vibraciones de un camión que circula por una carretera cercana moverán aún más los espejos.Entonces, LIGO y Virgo usan estadísticas y modelos de fusión de agujeros negros para distinguir entre señales verdaderas y falsas.
Debido al ruido de fondo terrestre, el observatorio se está enfocando actualmente en ondas gravitacionales de alta frecuencia (10 – 1000 Hz) producidas por la fusión de agujeros negros.Se ha debatido sobre la construcción de un observatorio de ondas gravitacionales basado en el espacio, como LISA, que pueda observar ondas gravitacionales de baja frecuencia como:Producido por la inflación cósmica temprana.Sin embargo, muchas ondas gravitacionales están en el rango medio.Para detectar esto, un estudio reciente sugiere construir un observatorio de ondas gravitacionales en la Luna.
La luna ha sido durante mucho tiempo un lugar codiciado para los astrónomos.El telescopio óptico lunar no tiene nubosidad atmosférica y no está limitado por el tamaño del cohete de lanzamiento, a diferencia de los telescopios espaciales como Hubble y Webb.La mayoría de las ideas propuestas eran muy hipotéticas, pero cada vez menos a medida que esperamos que los humanos regresen a la luna en la próxima década.La NASA ya está trabajando en la construcción.Un radiotelescopio en la superficie lunar lejana.Construir un observatorio de ondas gravitacionales lunares sería mucho más difícil, pero no imposible.
Este estudio reciente propone un Observatorio Lunar de Ondas Gravitacionales para Cosmología (GLOC).En lugar de preocuparse por cómo se construirán estas estaciones, la atención se centra en la sensibilidad y los límites de observación de esas estaciones.Como era de esperar, el observatorio lunar no sufrirá las oscilaciones de fondo que plagan los observatorios de la Tierra.Como resultado, puede tener una línea de base que es 4 veces más larga que LIGO.Esto proporciona un rango de frecuencia de onda gravitacional tan bajo como 1/10 de hercio.Esto nos permite observar todo, desde binarios de masa estelar hasta agujeros negros de masa intermedia.
Sin embargo, también es posible observar tipos de fusiones como LIGO y Virgo a distancias mucho mayores.La distancia a la que las ondas gravitacionales se desplazan mucho hacia el rojo.Si se construye, el GLOC podría usar eventos de fusión distantes para medir la tasa de expansión cósmica durante miles de millones de años.Esta es quizás la mayor fuerza ya que nos permite medir el parámetro de Hubble durante gran parte de la historia del universo.Finalmente, sabremos si la expansión del universo es parte de la estructura del espacio-tiempo, o si cambia con el tiempo y el espacio.
Por supuesto, la propuesta de GLOC es puramente hipotética en este punto.Pasarán al menos varias décadas antes de que podamos construir un observatorio de este tipo.Pero este estudio muestra que vale la pena hacer un telescopio de este tipo.
referencia:Jani, Karan y Abraham Loeb.“Observatorio de Ondas Gravitacionales de la Luna para la Cosmología.”Revista de Cosmología y Astrofísica 2021.06 (2021): 044.