Las ondas en el tejido del espacio pueden revelar el comienzo del tiempo

Los científicos han progresado en el descubrimiento de cómo usar ondas en el espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales para mirar hacia atrás al comienzo de todo lo que sabemos. Los investigadores dicen que pueden comprender mejor el estado del universo justo después del Big Bang sabiendo cómo estas ondas en el tejido del espacio fluyen a través del gas entre los planetas y las galaxias.

«No podemos ver universo primitivo directamente, pero tal vez podamos verlo indirectamente si observamos cómo las ondas gravitacionales de esa época afectaron la materia y la radiación que podemos observar hoy», dijo Deepen Garg, autor principal del artículo que informa sobre los hallazgos de la investigación. Revista de Cosmología y Física de Partículas Astrales. Garg es un estudiante de posgrado en el Programa de Física de Plasma de Princeton, con sede en el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton (PPPL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE).

Garg y su asesor Ilya Dodin, afiliado tanto a la Universidad de Princeton como a PPPL, adaptaron esta técnica a partir de su propia investigación; energía de fusiónUn proceso para alimentar el sol y las estrellas que los científicos están desarrollando para generar electricidad en la Tierra sin emitir gases de efecto invernadero ni producir desechos radiactivos de larga duración. Los científicos de la fusión calculan cómo ondas electromagnéticas moverse a través del plasma, la sopa de electrones y núcleos atómicos que proporciona combustible para las instalaciones de fusión conocidas como tokamaks y stellarators.

Resulta que este proceso se asemeja al movimiento de ondas gravitacionales a través de la materia. «Básicamente, ponemos máquinas de ondas de plasma a trabajar en el problema de las ondas gravitacionales», dijo Garg.

Las ondas gravitacionales, predichas por primera vez por Albert Einstein en 1916 como consecuencia de su teoría de la relatividad, son perturbaciones; tiempo espacial causado por el movimiento de objetos muy densos. Viajan a la velocidad de la luz y fueron detectados por primera vez en 2015 por el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) utilizando detectores en el estado de Washington y Luisiana.

Garg y Dodin crearon fórmulas que teóricamente podrían guiar ondas gravitacionales para revelar las propiedades ocultas de los cuerpos celestes, como las estrellas, a muchos años luz de distancia. Cuando las ondas fluyen a través de la materia, crean luz cuyas características dependen de la densidad de la materia.

Un físico puede analizar esa luz y descubrir las propiedades de una estrella a millones de años luz de distancia. La técnica también podría conducir a descubrimientos sobre estrellas de neutrones y agujeros negros, los restos superdensos de muertes estelares, chocando entre sí. Incluso podrían potencialmente revelar información sobre lo que estaba sucediendo durante el Big Bang y los primeros momentos de nuestro universo.

La investigación comenzó sin darse cuenta de lo importante que podría llegar a ser. «Pensé que este sería un pequeño proyecto de seis meses para estudiantes de posgrado que implicaría resolver algo simple», dijo Dodin. «Pero a medida que comenzamos a profundizar en el tema, nos dimos cuenta de que se entendía muy poco sobre el problema y que podíamos hacer un trabajo teórico básico aquí».

Los científicos ahora planean utilizar la técnica para el análisis de datos en un futuro próximo. «Tenemos algunas fórmulas ahora, pero se necesitará más trabajo para obtener resultados significativos», dijo Garg.