Podríamos haber descubierto ondas que provienen de los albores del Universo

Los científicos todavía están intentando determinar la fuente del débil y persistente zumbido de un conjunto de ondas gravitacionales descubiertas en 2023, que reverberan a través de la Vía Láctea. Una nueva investigación sugiere que la señal detectada sería en realidad lo más cerca que hemos estado hasta ahora de acceder al principio del Universo: las ondas serían posteriores al Big Bang, pero previas a la difusión del fondo cósmico de microondas (CMB), o sea el remanente del estallido inicial.

Un nuevo estudio publicado en Arxiv, y aprobado para su próxima aparición en la revista Physical Review D, explora distintas explicaciones sobre un conjunto de ondas gravitacionales detectadas el año pasado por el Observatorio Norteamericano de Nanohercios para Ondas Gravitacionales o NANOGrav. La principal conclusión es que se trataría de una emisión combinada con múltiples fuentes, incluyendo ondas que provendrían de los albores del cosmos y que podrían arrojar luz sobre los instantes iniciales del Universo.

Agujeros negros y ondas primordiales

Según un artículo publicado en Space.com, una primera comprensión astrofísica del fenómeno sugiere que las ondas gravitacionales habrían sido producidas por un agujero negro supermasivo binario o varios de ellos: se trata de dos abismales agujeros negros que orbitan uno cerca del otro, conformado estructuras con una magnitud de mil millones de masas solares. Sin embargo, esta fuente no descarta otros orígenes, ya que sería en realidad una señal mixta, compuesta por varios elementos.

Por ejemplo, los científicos creen que otra parte de las ondas detectadas podrían ser emisiones provenientes de los primeros instantes del Universo. En concreto, estas ondas se habrían producido en el intersticio entre el Big Bang y la difusión de sus emisiones remanentes, conocidas como fondo cósmico de microondas (CMB). Si en el futuro esto puede confirmarse mediante nuevas observaciones, estaríamos en presencia de las emisiones más cercanas a la génesis del Universo que hayamos detectado hasta hoy.

Materia oscura y energía oscura

Además de revelar misterios sobre el inicio de los tiempos y la formación de las primeras estructuras cósmicas, los procesos que se describen en el nuevo estudio también podrían ayudar en la búsqueda por identificar y comprender la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura, que en conjunto constituyen el 95% del Universo conocido pero permanecen invisibles a los ojos humanos.

En ese sentido, las ondas gravitacionales detectadas también podrían ser un producto de las denominadas “transiciones de fase”: se trata de diversas etapas por las que pasó el Universo primitivo para producir los electrones, protones y neutrones que componen la materia bariónica que hoy conocemos. Estas transiciones están relacionadas con cambios de temperatura, los cuales generaron efectos y reacciones capaces de producir ondas sonoras y ondas gravitacionales, como las detectadas por NANOGrav.

Por el momento, las herramientas con las que contamos para detectar y estudiar estas ondas, como el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO), presentan una limitación importante: están diseñadas para detectar ondas de alta frecuencia, pero no pueden identificar señales de baja frecuencia como las apreciadas por NANOGrav. Con ese objetivo, un proyecto como la Antena Espacial del Interferómetro Láser (LISA), una red europea de tres satélites que se lanzará en 2037, propone extender nuestra capacidad para analizar esta clase de ondas gravitacionales y determinar su origen.

Referencia

What is the source of the PTA GW signal? John Ellis et al. ArXiv (2023). Aceptado para su publicación en Physical Review D. DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.08546