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  • 14/03/2016

ASTROFÍSICA

El descubrimiento de la próxima onda gravitacional podría hacerse en su ordenador

El proyecto colaborativo Einstein@home comenzará a analizar los datos del experimento LIGO.

Nature News

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Púlsar del Cangrejo: Situada a 6500 años luz de distancia y con unas dimensiones características de unos 10 años luz de punta a punta, la nebulosa del Cangrejo corresponde a los restos de una supernova cuya explosión fue documentada en el año 1054 por astrónomos chinos. Su centro se encuentra ocupado por un púlsar: una estrella de neutrones de apenas 10 kilómetros de radio pero una masa mayor que la del Sol que rota a una velocidad de 30 vueltas por segundo. Se espera que algunos objetos de este tipo emitan ondas gravitacionales. [Imagen: J. Hester (ASU), CXC, HST, NRAO, NSF, NASA.]

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El próximo descubrimiento de ondas gravitacionales puede que llegue de la mano del gran público. Este mes, el proyecto Einstein@home, que aprovecha el tiempo de inactividad de los ordenadores de participantes voluntarios que han descargado un salvapantallas, comenzará a analizar los datos LIGO, el experimento estadounidense que hace un mes hizo historia al anunciar la primera detección directa de ondas gravitacionales, las «arrugas» del espaciotiempo predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein.

El proyecto Einstein@home comenzó a funcionar en 2005. Aunque en el pasado ya ha analizado datos de LIGO y también de Virgo, un experimento análogo liderado por Francia e Italia y situado cerca de Pisa, por el momento no ha detectado nada. Ahora Einstein@home tiene pensado comenzar a procesar los datos tomados por LIGO entre septiembre y enero, explica Maria Alessandra Papa, miembro de la colaboración LIGO y astrofísica del Instituto Max Planck de Física Gravitacional de Hannover. LIGO reanudó el pasado septiembre la toma de datos tras varios años de mejoras técnicas. Entre otras ventajas, estas aumentaron de manera considerable la porción de cielo en que el experimento puede buscar señales, lo que condujo al descubrimiento anunciado en febrero.

El salvapantallas de Einstein@home descarga automáticamente datos de LIGO, los analiza y los envía a un servidor central. Esta forma de trabajar imita a la del célebre proyecto SETI@home, que criba señales de radio procedentes del espacio en busca de posibles mensajes de civilizaciones extraterrestres.

Señales débles

En lugar de rastrear fuentes extremas de ondas gravitacionales, como la fusión de agujeros negros detectada por LIGO, Einstein@home buscará señales más débiles, como las que se espera que emitan algunas estrellas de neutrones. Estos remanentes de supernova se encuentran entre los objetos menos entendidos por los astrofísicos, por lo que el proyecto podría ayudar a desentrañar su naturaleza.

Las estrellas de neutrones son astros extremadamente densos que suelen rotar a grandes velocidades. Se cree que algunas de ellas deberían emitir ondas gravitacionales. Sin embargo, estas serían más débiles que las causadas en una colisión de agujeros negros, por lo que su búsqueda requiere una potencia de cálculo mayor. Esta particularidad convierte al fenómeno en uno muy apto para un análisis distribuido. «Einstein@home se usará para estas búsquedas profundas, que exigen más recursos computacionales», señala Papa. Los investigadores esperan aislar estas señales débiles del ruido de fondo mediante análisis de datos durante largos intervalos de tiempo. «La ventaja de una señal continua es que está ahí todo el tiempo», apunta la investigadora.

La teoría de la relatividad general predice que un objeto en rotación emitirá ondas gravitacionales siempre y cuando no sea perfectamente simétrico con respecto a su eje de rotación. Se cree que, debido a su intensa gravedad, las estrellas de neutrones deberían ser muy simétricas. No obstante, algunos expertos piensan que podrían presentar regiones de densidades disparejas o protuberancias en la superficie. De ser el caso, emitirían ondas gravitacionales, con lo que su velocidad de rotación disminuiría. Varias observaciones han constatado que algunos púlsares (estrellas de neutrones que generan pulsos de radio) rotan cada vez más despacio, si bien se sabe que a ello contribuyen otros efectos. Pero, si Einstein@home detectase ondas gravitacionales procedentes de un púlsar, el resultado implicaría que estos objetos sí pueden ser asimétricos.

Estructura desconocida

La magnitud de las ondas debería permitir determinar cuán «montañosa» o inhomogénea es una estrella de neutrones, lo que a su vez podría aportar pistas sobre su estructura interna. Estos astros deben su nombre a que los físicos creen que, como consecuencia de las elevadas densidades que soportan, los protones y los electrones de su interior se habrían combinado para formar neutrones. Sin embargo, los expertos no saben a ciencia cierta cuál es su composición ni qué leyes rigen su comportamiento. «Las llamamos estrellas de neutrones, pero no tenemos pruebas irrefutables de que estén hechas de neutrones», admite Graham Woan, miembro de la colaboración LIGO y astrofísico de la Universidad de Glasgow.

En sus primeros análisis de datos, Einstein@home buscará estrellas de neutrones que emitan ondas con frecuencias comprendidas entre los 20 y los 100 hercios (lo que corresponde a velocidades de rotación de entre 10 y 50 hercios), un intervalo en el que la sensibilidad de LIGO ha aumentado de manera drástica tras la puesta a punto del experimento, de 200 millones de dólares.

Con todo, los investigadores profesionales no dejarán todo el trabajo a los aficionados. Mientras que Einstein@home buscará señales procedentes de toda la Vía Láctea, los científicos de LIGO y Virgo tienen planeado estudiar púlsares conocidos. Las búsquedas dirigidas requieren menos potencia de cómputo, por lo que pueden llevarse a cabo en el ordenador de un laboratorio. «Probablemente se trate de las observaciones para las que LIGO cuente con mayor sensibilidad», concluye Woan.

Más información en la página del proyecto Einstein@home.

—Davide Castelvecchi / Nature News

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