Nuevo mapa del universo utiliza ondas gravitacionales para revelar agujeros negros ocultos y estructura cósmica

Un estudio internacional dirigido por astrónomos de la Universidad Tecnológica de Swinburne ha creado los mapas más detallados de ondas gravitacionales en todo el universo hasta la fecha.

El estudio también produjo el detector de ondas gravitacionales a escala galáctica más grande jamás creado y encontró más evidencia de un «fondo» de ondas gravitacionales: ondas invisibles pero increíblemente rápidas en el espacio que pueden ayudar a desbloquear algunos de los principales misterios del universo.

Los tres estudios ofrecen nuevos conocimientos sobre los agujeros negros más grandes del universo, cómo dieron forma al universo y la arquitectura cósmica que dejaron tras de sí.

El autor principal de dos de los artículos e investigador de OzGrav y Swinburne, el Dr. Matt Miles, dice que la investigación abre nuevos caminos para comprender el universo en el que vivimos.

«Estudiar el fondo nos permite sintonizarnos con los ecos de eventos cósmicos a lo largo de miles de millones de años», explicó el Dr. Miles. «Revela cómo las galaxias y el universo mismo han evolucionado con el tiempo».

Señal de onda gravitacional sin precedentes

El estudio descubrió más evidencia de señales de ondas gravitacionales que se originan en la fusión de agujeros negros supermasivos, capturando una señal más fuerte que experimentos globales similares, y en solo un tercio del tiempo.

«Lo que estamos viendo insinúa un universo mucho más dinámico y activo de lo que anticipamos», dijo el Dr. Miles. «Sabemos que los agujeros negros supermasivos se están fusionando, pero ahora estamos empezando a preguntar: ¿dónde están y cuántos hay?»

Mapas detallados de ondas gravitacionales con puntos críticos inesperados

Utilizando la matriz de sincronización del púlsar, los investigadores construyeron un mapa de ondas gravitacionales muy detallado, mejorando los métodos existentes. Este mapa reveló una anomalía intrigante: un punto de acceso inesperado en la señal que sugiere un posible sesgo direccional.

La autora principal de uno de los estudios e investigadora de OzGrav y la Universidad de Monash, Rowina Nathan, dice que el mapa proporciona una visión sin precedentes de la estructura de nuestro universo.

«La presencia de un punto caliente podría sugerir una fuente distinta de ondas gravitacionales, como un par de agujeros negros con miles de millones de veces la masa de nuestro sol», dijo.

«Observar el diseño y los patrones de las ondas gravitacionales nos muestra cómo nuestro universo existe hoy y contiene señales desde el Big Bang. Hay más trabajo por hacer para determinar la importancia del punto caliente que encontramos, pero este es un emocionante paso adelante. para nuestro campo.»

Utilizando el radiotelescopio MeerKAT en Sudáfrica, uno de los instrumentos más sensibles y de vanguardia del mundo, los investigadores construyeron el MeerKAT Pulsar Timing Array, utilizándolo para observar púlsares y cronometrarlos con una precisión de nanosegundos.

Los púlsares (estrellas de neutrones que giran rápidamente) sirven como relojes naturales y sus pulsos constantes permiten a los científicos detectar cambios minúsculos causados ​​por el paso de ondas gravitacionales. Este detector a escala galáctica ha brindado la oportunidad de mapear ondas gravitacionales en el cielo, revelando patrones y variaciones que desafían suposiciones anteriores.

Nathan dice que a menudo se supone que el fondo de ondas gravitacionales se distribuirá uniformemente en el cielo.

«Sin embargo, el detector de ondas gravitacionales de tamaño galáctico formado por el sistema de sincronización del púlsar MeerKAT nos ha permitido mapear la estructura de esta señal con una precisión sin precedentes, lo que puede revelar información sobre su fuente».

Estas mediciones abren nuevas e interesantes preguntas sobre la formación de agujeros negros masivos y la historia temprana del universo. Las observaciones continuas con el conjunto MeerKAT perfeccionarán estos mapas de ondas gravitacionales y pueden descubrir nuevos fenómenos cósmicos previamente ocultos.

La investigación también tiene amplias implicaciones, ya que ofrece datos que podrían ayudar a los científicos a comprender mejor los orígenes y la evolución de los agujeros negros supermasivos, la formación de estructuras galácticas y, potencialmente, incluso los primeros eventos de la historia del universo.

Kathrin Grunthal, investigadora del Instituto Max Planck de Radioastronomía y coautora de uno de los estudios, afirma que en el futuro su objetivo es comprender el origen de la señal de ondas gravitacionales que emerge de los conjuntos de datos.

«Al buscar variaciones en la señal de las ondas gravitacionales en el cielo, estamos buscando las huellas digitales de los procesos astrofísicos que dan forma a nuestro universo».