Ondas gravitacionales y nueva física

Se acaba de anunciar el descubrimiento de una cuarta onda gravitacional, esta vez observada por el nuevo detector Italiano, Virgo. Se puede leer sobre la noticia en muchos blogs, por ejemplo:

La onda gravitacional GW170814 ha sido detectada por triplicado (Francis)

LIGO and VIRGO Announce a Joint Observation of a Black Hole Merger (Matt Strassler)

Hace unos meses un grupo de investigadores sugirió que podría haber un error en el análisis de datos. Se puede leer un review sobre el tema por parte de Sabine Hossenfander aquí: Was It All Just Noise? Independent Analysis Casts Doubt On LIGO’s Detections, pero no parece que haya arrojado bastantes dudas sobre la validez de los descubrimientos previos, y ahora que un nuevo detector se ha unido a los descubrimientos, y ya con una cuarta onda, se le puede dar ya una gran credibilidad al hecho de que ya se han detectado ondas gravitacionales.

Además, tenemos que dentro de un tiempo se unirá al observatorio en tierra, LIGO, el observatorio en el espacio, LISA: Así es LISA, el proyecto europeo para entender el Universo.

Hasta ahora las ondas detectadas provienen de dos agujeros negros fusionándose en uno solo y se rumorea qué se han registrado datos de la fusión de dos estrellas de neutrones, aunque este fenómeno da una señal menos clara y su análisis requiere mas tiempo y por éso aún no ha sido reportado el conocimiento.

Todo ésto está muy bien, pero, ahora que ya podemos considerar razonablemente establecido el advenimiento de la época de la astronomía de ondas gravitacionales llega el momento de analizar que podríamos aprender de ello, y, la verdad, el potencial es amplio.

Ondas gravitacionales y agujeros negros

Dado que lo que se ha detectado hasta ahora son fusiones de agujeros negros el primer sitio dónde cabe esperar descubrir algo es sobre la física los mismos. Un análisis del tema lo tenemos en la entrada de Francis La formación de binarias de agujeros negros tras analizar las ondas gravitacionales de LIGO. Ahí analiza que hay tres hipótesis principales sobre cómo se pueden formar esos sistemas y mediante el espín proyectado de los agujeros negros incidentes se podría distinguir entre ellas, aunque para poder hacer éso hace falta descubrir aún mas fusiones. Para mas detalles leer el enlace.

Otro aspecto es que no se esperaba demasiado que hubiera agujeros negros de esa masa intermedia, mucho mayor que los que se forman por implosión de una estrella pero mucho menor que los que están en el núcleo de las galaxias. Éso es una incógnita para los modelos cosmológicos y reabre levemente la posibilidad de que la materia oscura, o al menos una parte de ella mayor de la esperada, se deba a agujeros negros. Sin duda ambos temas son interesantes en astrofísica y cosmología respectivamente, pero en física fundamental ya no tanto.

Cuerdas cósmicas y ondas gravitacionales

Las cuerdas cósmicas son un hipotético tipo de objeto astrofísico, consistente en filamentos muy largos, de muy alta densidad, formados cómo defectos topológicos en las transiciones de fase ocurridas durante la congelación del universo primordial. Explicar los detalles llevaría mucho tiempo así que dejo el enlace de la wikipedia al respecto para leer un poco más al respecto Cuerdas ¨Cósmicas. Ahí menciona que también puede haber cuerdas cósmicas de otro tipo, que vendrían a ser las cuerdas fundamentales de la teoría de supercuerdas, o también otro tipo de objetos de la teoría de supercuerdas. El tema de las cuerdas cósmicas es muy interesante y sin duda merecería una entrada aparte que ampliara lo poco que viene en la wikipedia,pero lo dejo para otro momento.

Las cuerdas cósmicas en un inicio se pensó que podrían tener un papel importante en cosmología, para formación de estructuras a gran escala en el universo, pero ésa posibilidad ya está descartada. No obstante su descubrimiento sería aún muy interesante. Por un lado son algo esencialmente nuevo, y éso siempre es importante. Más allá de éso su relevancia dependería del tipo de cuerdas que fueran. Sí son las que surgen cómo defectos topológicos entonces daría fé de la existencia de rupturas de simetría en el universo primitivo, que es algo requerido por las teorías de unificación. La primera ruptura de simetría está ligada al bosón de Higgs, y el descubrimiento de éste la ha confirmado, pero podría haber otras en las que un grupo SU(5), SO(10) o E(6) diera lugar al modelo standard SU(3)xSU(2)xU(1) y de ésos no hay noticia experimental a favor (y sí en contra de el SU(5) mas sencillo, que predice un decaimiento no observado del protón). Esas rupturas de simetría, dependiento de detalles de la topología (en los que no entraré aquí, básicamente relacionados con los grupos de homotopía de los grupos de Lie implicados) de los grupos implicados debería dar lugar de forma casi inevitable a la formación de cuerdas cósmicas. Éstas se pueden haber ido desintegrando con el tiempo, pero podrían quedar unas cuantas, y observar una demostraría, cómo dije la existencia de esas rupturas de simetría. Los experimentos de detección basados en un efecto mediante el cual se produce una duplicación óptica de lo que se ve inmediatamente detrás de una cuerda cósmica han fracasado hasta ahora y las ondas gravitacionales abren una posibilidad mejor de detectarlas.

Por supuesto sí se descubriesen cuerdas cósmicas que sean objetos de la teoría de supercuerdas agrandados a tamaños astrofísicos se tendría evidencia de la teoría de supercuerdas y éso sería el descubrimiento mas importante en física en los últimos 50 años, cuando menos.

Dejo algunos enlaces para ampliar detalles. Un artículo divulgativo sobre ondas gravitacionales y cuerdas cósmicas lo da la propia colaboración ligo ¿EXISTEN LAS CUERDAS CÓSMICAS?. Un artículo técnico muy reciente es Stochastic gravitational waves from cosmic string loops in scaling

Ondas gravitacionales y teoría de supercuerdas

A desarrollar en una próxima actualización.

Anuncios

Una respuesta to “Ondas gravitacionales y nueva física”

  1. Jose Says:

    La detección de las ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos estrellas de neutrones –GW170817– ha permitido fijar en 70 km/s por mega parsec * el incremento de la velocidad de la expansión del universo en los 130 millones de años luz que nos separan del origen de dicha fusión.
    Haciendo el cálculo con la velocidad de la luz y la edad del universo se obtiene un valor casi idéntico. Parece que en realidad lo que determina la supuesta edad del universo es su visibilidad, con independencia de cualquier explosión inicial, de forma que la Teoría del Big Bang sería incorrecta o, al menos, pierde uno de sus grandes apoyos.
    https://molwick.com/es/leyes-gravitacionales/172-ondas-gravitacionales.html#big-bang

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s


A %d blogueros les gusta esto: