Ondas gravitatorias...
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En la teoría de Newton, la gravedad es instantánea, en la teoría de Einstein,
se propaga a la velocidad de la luz, como una onda.
¿Onda de qué?
Ondas de curvatura del espaciotiempo (Einstein, 1918).
Las mareas en la Tierra son provocadas por el movimiento de la Luna.
Las ondas gravitatorias son ondas de marea del tejido del espaciotiempo
que pueden deformar a los objetos que encuentran a su paso.
La fuerza de la gravedad es muy débil, 42 órdenes de magnitud menor
que la fuerza electromagnética, por lo que las ondas gravitatorias generadas
por movimientos de masas en la Tierra son extremadamente débiles
(absolutamente indetectables experimentalmente).
Los objetos capaces de hacer vibrar al espaciotiempo deben ser muy masivos
y moverse muy rápido para que las ondas que generan, propagándose
a la velocidad de la luz, alcancen la Tierra con un amplitud detectable .
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LIGO es un detector terrestre (por interferometría) de ondas gravitatorias sensible a las fuentes de ondas gravitatorias de alta frecuencia,
como la explosión de supernovas, el colapso gravitatorio de una estrella
en un agujero negro, la coalescencia de binarias “estelares,” y la radiación
de estrellas de neutrones individuales.
En el caso de agujeros negros serán de masa intermedia, entre 10 y 500 masas solares, y se encontrarán en nuestro entorno cercano, a una distancia inferior
a 300 Mpc (megaparsecs).
LIGO todavía no ha encontrado ondas gravitatorias,
luego estos objetos son más escasos en nuestro entorno
de lo que se pensaba
(Lisa Maria Goggin, “A Search For Gravitational Waves from Perturbed
Black Hole Ringdowns in LIGO Data,” Ph.D. Thesis, ArXiv, 10 Aug 2009).
Actualmente se encuentran en funcionamiento los detectores de ondas gravitatorias LIGO, VIRGO, GEO 600, TAMA 300,
Nautilus y Auriga.
Aunque ha habido varias falsas alarmas,
todavía no se han logrado la observación directa de una onda gravitatoria.
Más detalles sobre estos detectores en Jim Hough, Sheila Rowan, B.S. Sathyaprakash, “The search for gravitational waves,” J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 38: S497-S519, 2005.
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El futuro de la detección de ondas gravitatorias serán los detectores
en el espacio, en concreto, LISA, que se espera que empiece a funcionar
entre 2013 y 2015.
LIGO y LISA se complementan,
como indica la figura que abre esta entrada, porque son sensibles a ondas gravitatorias de frecuencia diferente.
LISA podrá observar ondas gravitatorias de baja frecuencia
como las producidas en sistemas binarios en fase espiral (chirping binaries), agujeros negros supermasivos
(formación, sistemas binarios, captura de objetos, …)
y el propio fondo de ondas gravitatorias de origen cosmológico
(en la Gran Explosión).
LISA podrá observar agujeros negros con alta precisión verificando
sus propiedades y si la descripción basada en el modelo de Kerr es correcta.
Cómo se forman, crecen e inteactúan los superagujeros negros en el centro
de las galaxias será uno de los grandes objetivos de LISA,
junto amuchos otros fenómenos violentos en el universo cercano.
Las ondas gravitatorias son extremadamente débiles y se caracterizan
por su amplitud h.
La sensibilidad de un dectector de ondas gravitatorias viene dado por el cociente dL/L, que en el caso de LISA,
con L igual a 5 millones de kilómetros y dL sólo de 0.05 picómetros,
resulta en h > 10-23.
LIGO es algo menos sensible (pero para ondas de frecuencia diferente).
La generación de ondas gravitatorias en laboratorio y su posterior detección
está más allá de los límites de la sensibilidad de la tecnología actual,
por lo que hay que recurrir a fuentes astrofísicas y cosmológicas
que involucran intensos campos gravitatorios.
Actualmente se tiene una evidencia (indirecta) muy fiable sobre la existencia
de ondas gravitatorias gracias a la reducción del periodo orbital observada
en púlsares (Premio Nobel de Física en 1993 para Taylor y Hulse).
El más estudiado es PSR 1913+16 y como indica la figura de la derecha,
la fórmula de Einstein para la radiación gravitatoria explica perfectamente
su comportamiento.
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La radiación gravitatoria de PSR 1913+16 es demasiado débil para
ser detectada en la Tierra (estamos muy lejos).
Se necesitan fuentes mucho más intensas de radiación, como OJ 287,
una galaxia muy lejana con un superagujero negro central rodeado
por un agujero negro que acabará cayendo en su interior en unos 10 mil años.
Se cree que LISA podrá detectar este tipo de ondas gravitatorias
(muy intensas en su fuente, pero muy alejadas de nosotros).
Más información sobre este objeto en “OJ 287:
Agujero binario en el centro de una galaxia,” Observatorio de Calar Alto,
17 de Abril 2008.
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(by:francisthemule)
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