Cómo se expande el Universo, a qué velocidad se fusionan las galaxias o qué propiedades tiene la materia oscura -que no es visible- son incógnitas que las ondas gravitacionales ayudarán a despejar. Estas ondulaciones del espacio-tiempo se producen tras sucesos violentos como la explosión de una supernova o la fusión de dos agujeros negros. Albert Einstein las predijo hace un siglo, pero hubo que esperar hasta el pasado febrero para confirmar su existencia. Ahora sabemos un poco más.
Astrofísicos de la Universidad de Zúrich (Suiza), el Instituto de Tecnología Espacial de Islamabad (Pakistán), la Universidad de Heidelberg (Alemania) y la Academia China de Ciencias (China) han calculado por primera vez en qué momento comienzan a emitirse estas ondas, y han visto que el proceso es 100 veces más rápido de lo que se pensaba. Su trabajo lo publica la revista The Astrophysical Journal.
“La emisión de ondas gravitacionales empieza cuando los agujeros negros están muy cerca, a menos de una milésima parte de un año luz”, explica a EL MUNDO Lucio Mayer, del Instituto de Ciencias Computacionales de la Universidad de Zúrich y autor del estudio. Eso sucede 10 millones de años después de la fusión de sus respectivas galaxias.
Pero hasta entonces, “los dos agujeros negros se aproximan a causa de la fricción que generan las estrellas que los rodean. En nuestros nuevos modelos, la densidad de estrellas por unidad de volumen es 100 veces mayor y eso reduce el tiempo que necesitan los agujeros negros para acercarse y emitir estas ondas”, argumenta este investigador. ¿Por qué estos datos son correctos? Así lo justifica: “Porque somos los primeros en tener en cuenta todos los procesos físicos involucrados en la formación de galaxia”.
Más de un año de cálculos
Más de un año se tardó en completar todas las operaciones que permitieron determinar en qué momento aparecen las ondas gravitacionales. Con la ayuda de superordenadores, los científicos simularon la fusión de dos galaxias de 3.000 millones de años, cada una con un agujero negro con una masa 100 millones de veces superior a la del Sol. “Nuestros cálculos permiten una predicción robusta de la fusión de agujeros negros supermasivos en estadíos tempranos del Universo”, relata Mayer.
Estos datos serán especialmente útiles a partir de 2034, cuando se tiene previsto lanzar tres satélites al espacio en el marco de la misión eLISA de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA para estudiar las ondas gravitacionales de menor frecuencia. Son las que emiten los agujeros negros supermasivos, cuya masa multiplica por diez millones la de los asociados a las ondas detectadas en febrero.”Si estamos en lo correcto, detectará muchas más ondas de este tipo desde cualquier distancia cósmica de lo que se pensaba”, cuenta Mayer. Los detalles que ahora se conocen “pueden ayudar a evaluar las que esta misión está llamada a encontrar de un modo más eficiente”, añade este investigador.
Las ondas gravitacionales abren la puerta a una forma sustancialmente distinta de observar el Universo. “Nos permitirá usar las fusiones de los agujeros negros como un “reloj” para conocer la velocidad a la que crecen y se fusionan las galaxias, desde poco después del Big Bang hasta hoy. También seremos capaces de medir mucho mejor cómo ha cambiado la expansión del Universo, y eso nos dirá algo sobre la naturaleza de una de las cosas más misteriosas: la materia oscura”, pone Mayer como ejemplos. Secretos que podrían desvelarse gracias a estas ondas tan escurridizas.
