Los detectores de ondas gravitacionales han sido parte de la astronomía durante varios años y han brindado una gran cantidad de información sobre los agujeros negros y lo que sucede cuando se fusionan.La astronomía de ondas gravitacionales aún está en pañales y los tipos de ondas gravitacionales que podemos observar son todavía muy limitados.Pero eso puede cambiar pronto.
Actualmente, los observatorios de ondas gravitacionales son sensibles a las fusiones de agujeros negros de masa estelar.Hemos observado algunas fusiones que involucran estrellas de neutrones, pero la mayoría ha ocurrido entre agujeros negros de decenas de masas solares.Todavía no podemos observar ondas gravitacionales de agujeros negros supermasivos en otras galaxias, ni podemos observar ondas gravitacionales de mundos del tamaño de planetas.Los detectores propuestos, como eLISA, hacen que el primero sea observable, pero se necesitan nuevas ideas para detectar el segundo.
El problema de observar ondas gravitacionales en masas planetarias es que son frecuencias muy débiles y muy altas.Nuestro diseño actual que utiliza interferómetros láser hace que estas ondas sean difíciles de observar.Las ondas gravitacionales que podemos observar ya son tan débiles que están ligeramente por encima del nivel de ruido de fondo.Pero recientemente, un equipo ha propuesto un detector de ondas gravitacionales que usa resonancia en lugar de un láser.
La idea de utilizar la resonancia para detectar ondas gravitacionales no es nueva.En la década de 1960, Joseph Weber intentó detectarlos utilizando grandes cilindros de aluminio.A medida que las ondas gravitacionales atraviesan el cilindro, aplican presión y fuerza, lo que hace que el cilindro vibre a una frecuencia específica.Weber esperaba que el zumbido causado por las ondas gravitacionales fuera más fuerte que el causado por el calor y el ruido de fondo.Sin embargo, los experimentos de Weber fracasaron y los astrónomos buscaron otros métodos, como los interferómetros láser que usamos hoy.
Este nuevo diseño adopta un enfoque similar al de Weber, pero utiliza tecnología moderna.Una de las limitaciones del diseño de Weber era que tenía que usar un sensor piezoeléctrico para medir la vibración del cilindro, lo que limitaba la sensibilidad del experimento.Entonces, en cambio, el equipo sugiere usar un cilindro hueco colocado en un fuerte campo magnético.A medida que las ondas gravitacionales atraviesan el cilindro, deben inducir ondas electromagnéticas en el cilindro, que pueden detectarse.Según su diseño, el equipo cree que debería poder detectar ondas gravitacionales muy débiles.
Quizás el aspecto más interesante de esta idea es que el detector es sensible a las ondas gravitacionales de alta frecuencia, como las que se producen al fusionarse.agujero negro primordial.Un agujero negro primordial es un objeto imaginario del tamaño de una pelota de tenis que puede haberse formado en los primeros días del universo.Si existen, podrían explicar cosas como la materia oscura.Y este nuevo detector sería perfecto para encontrarlos.
En general, este nuevo diseño es un poco especulativo y aún se encuentra en la etapa de diseño.El equipo tendrá que construir uno para ver si funciona, y queda por ver si pueden diferenciar entre señal y ruido.Pero si tiene éxito, podría informarnos sobre los agujeros negros, la materia oscura y más allá.
referencia:Herman, Nicolás, et al.“El detector de ondas gravitacionales electromagnéticas resonantes detecta agujeros negros primordiales de masa planetaria.”arXiv Preimpreso arXiv:2012.12189 (2020).