Galicia entra no proxecto internacional que estuda as ondas gravitacionais preditas por Einstein hai máis de 100 anos

O Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) con sede na Universidade de Santiago (USC) acaba de entrar a formar parte da Colaboración Científica LIGO, un grupo de aproximadamente un milleiro de científicos de 18 países dedicados ao estudo das ondas gravitacionais, oscilacións do espazo-tempo preditas por Albert Einstein hai máis de 100 anos e observadas por primeira vez polos detectores LIGO en setembro de 2015. Estas primeiras deteccións foron recoñecidas, entre outros, co premio Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics no ano 2016 para as colaboracións LIGO e Virgo, e o Premio Nobel de Física 2017 outorgado a tres científicos pioneiros de LIGO. 

Os principais obxectivos da colaboración LIGO son os de detectar máis sinais de ondas gravitacionais e usalas para o estudo da física da interacción gravitatoria, así como desenvolver o emerxente campo da ciencia das ondas gravitacionais como unha ferramenta para futuros descubrimentos astronómicos. A colaboración LIGO opera os detectores xemelgos LIGO nos Estados Unidos que forman parte dunha rede global que tamén inclúe o detector Virgo en Italia e o detector subterráneo KAGRA, actualmente en construción en Xapón.

Ata o día de hoxe detectáronse dez ondas gravitacionais producidas cada unha delas pola fusión de dous buracos negros orbitando un arredor do outro, ademais dunha onda gravitacional producida pola fusión de dúas estrelas de neutróns tamén nun sistema binario. Todos estes obxectos astrofísicos son restos moi densos de explosións estelares e producíronse a distancias de entre cen e varios miles de millóns de anos-luz da nosa galaxia.

Como explican os investigadores da USC implicados, “ata que se fixeron estes descubrimentos descoñecíamos que puideran existir buracos negros de masa no rango de varias decenas da masa do Sol”.

O primeiro catálogo de eventos de ondas gravitacionais fíxose público o pasado 3 de decembro xuntando os datos recollidos durante aproximadamente catorce meses de observacións. Entre estes once eventos, o denominado GW170729, detectado o 29 de Xullo de 2017, foi producido pola fusión dun sistema binario de buracos negros máis masivo (85 masas solares en total) e alonxada (a 5000 millóns de anos-luz de distancia) que se coñece.

Actualmente LIGO e Virgo están comezando os preparativos para a toma de datos a partir de abril de 2019 e durante un ano, período no que se esperan moitas máis deteccións dado que a sensibilidade dos detectores foi mellorada considerablemente.

IGFAE

Despois de recibir o distintivo como Unidade de Excelencia María de Maeztu, persoal investigador do IGFAE identificou o estudo das ondas gravitacionais como unha das liñas de investigación con máis impacto, en particular en conexión co campo da Astrofísica de Multimensaxeiros. Esta é unha rama da astrofísica que ten como obxectivo a detección de diferentes tipos de sinais (fotóns, ondas gravitacionais, raios cósmicos, neutrinos,…) para aumentar e complementar a información recibida dunha mesma fonte astrofísica.

A nova liña de investigación aberta no IGFAE ten ademais moitas sinerxías coas actividades actuais do Instituto, en particular co estudo teórico de moitos aspectos da interacción gravitatoria, coa utilización de ondas gravitacionais para determinar as propiedades da materia nuclear a densidades extremas no interior de estrelas de neutróns, así como coas actividades experimentais no marco do Observatorio Pierre Auger, o maior e máis preciso detector de raios cósmicos do mundo.

Para desenvolver esta nova liña de traballo o IGFAE incorporou a un científico senior de LIGO, o doutor Thomas Dent, experto na análise de datos e en concreto na busca de ondas gravitacionais procedentes da fusión de obxectos compactos tales como binarias de buracos negros e estrelas de neutróns. Thomas Dent participou directamente no descubrimento das once ondas gravitacionais que constitúen o catálogo.

O grupo de ondas gravitacionais do IGFAE está actualmente composto por tres membros sénior entre os que se atopan dous profesores da USC (Jaime Alvarez Muñiz e Enrique Zas), un investigador postdoutoral contratado (Gareth Davies) e un experto informático (Marcos Seco), aos que proximamente se sumará tamén un estudante de doutoramento (ver fotografía). 

Como explican os investigadores deste ámbito, “esta nova maneira de observar o universo constitúe un capítulo moi emocionante da astrofísica e para o IGFAE supón un grande reto científico a participación neste esforzo internacional para revelar algúns dos misterios do noso Universo”, informa a USC.