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Hay ondas gravitacionales más potentes que las detectadas en 2015

Proceden de un fenómeno cosmológico hipotético conocido como oscilón, según calculan científicos suizos


Físicos suizos han calculado que fracciones de segundo después del Big Bang, el universo emitió ondas gravitacionales más potentes que las detectadas por LIGO en 2015. Esas ondas procedían de un fenómeno cosmológico hipotético conocido como oscilón y abren nuevas vías a la exploración de los primeros momentos del universo.





Albert Einstein había predicho la existencia de las ondas gravitaciones, pero fue necesario esperar la detección de LIGO en 2015 para obtener la prueba de su existencia. Estas ondas gravitaciones procedían de la fusión de dos agujeros negros.

Las ondas gravitacionales son completamente diferentes de otros tipos de ondas. Cuando se desplazan a través del universo, deforman el continuo espacio-tiempo. En otras palabras, deforman la geometría del espacio.

Todas las masas en proceso de aceleración emiten ondas gravitacionales, pero solamente se pueden detectar las ondas gravitacionales que proceden de masas muy densas, como los agujeros negros, estrellas de neutrones o supernovas.

Pero las ondas gravitacionales no proporcionan sólo informaciones de la fusión de agujeros negros o estrellas de neutrones, también informan sobre la formación del universo.

Y para conocer mejor esta fase primordial del universo, el profesor Stefan Antusch y su equipo del departamento de Física de la Universidad de Basilea,  han desarrollado investigaciones sobre el origen estocástico (aleatorio) de las ondas gravitacionales, informa la citada universidad en un comunicado.

Este origen consiste en ondas gravitacionales procedentes de numerosas fuentes que cabalgan sobre una gran variedad de frecuencias. Los físicos han calculado los rangos de frecuencia e intensidades de las ondas predichas por la física y que se pueden comprobar experimentalmente. Sus trabajos se publican en la revista Physical Review Letters.

Simulación informática de un oscilón.  © Department of Physics, University of Basel
Simulación informática de un oscilón. © Department of Physics, University of Basel
Un universo del tamaño de una pelota

Después del Big Bang, el universo que conocemos en la actualidad era una bola densa, compacta y ultra caliente. Tenía el tamaño de un balón de fútbol,  según  Antusch.

Todo el universo estaba comprimido en ese pequeño espacio y este entorno era de una turbulencia extrema. La cosmología moderna supone que en estos momentos primordiales, el universo estaba dominado por una partícula conocida como “inflatón” y su campo asociado.

El inflatón es un campo escalar hipotético, cuya partícula mediadora recibe el mismo nombre, que ha sido postulado en cosmología como el responsable de la hipotética inflación sufrida en el universo durante su etapa más temprana.

La expansión cosmológica pasó por fluctuaciones intensivas que tenían propiedades especiales. Estas fluctuaciones han formado unos grumos que provocaron oscilaciones en regiones específicas del espacio.

Estos espacios son conocidos como oscilones, y podemos imaginarlos como ondas muy potentes. Aunque las oscilaciones desaparecieron hace mucho tiempo, las ondas gravitacionales que emitieron están todavía presentes y se pueden usar para profundizar en el conocimiento del pasado del universo.

Utilizando simulaciones numéricas, este físico teórico y su equipo fueron capaces de calcular la forma de la señal del oscilón emititida unas fracciones de segundo después del Big Bang.

 Y la simulación muestra que la señal posee un pico más alto y amplio que el que emiten las ondas gravitacionales. “Antes de nuestros cálculos, nunca imaginamos que los oscilones pudieran producir una señal tan fuerte a una frecuencia específica”, según Antusch.

Pero la segunda etapa, sin duda la más difícil, será probar la existencia de esta señal con los detectores de ondas gravitacionales. Para eso falta por desarrollar un trabajo extremadamente teórico, pero esto muestra que la detección de LIGO permite llegar a los rincones del universo que se pensaba inalcanzables hasta no hace mucho tiempo.

Referencia

Gravitational Waves from Oscillons after Inflation. Stefan Antusch, Francesco Cefalà, and Stefano Orani. Phys. Rev. Lett. 118, 011303 – Published 6 January 2017. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.011303

 
 


Lunes, 13 de Febrero 2017
BASEL/TD21
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