Las ondas gravitacionales

Las ondas gravitacionales son muy débiles. Las más fuertes que se podría esperar
observar en la Tierra serían generadas por acontecimientos muy distantes y antiguos, como la
colisión de dos estrellas de neutrones o la colisión de dos agujeros negros súper masivos, en los
cuales una gran cantidad de energía se movió violentamente. Tal onda debería causar cambios
relativos en distancia por todas partes en la Tierra, pero estos cambios están en un orden de
menos de una parte en 1021
Los objetos que deberían emitir ondas de gravedad detectables de manera directa son
objetos muy masivos sometidos a fuertes aceleraciones o cuerpos masivos no homogéneos rotando a
gran velocidad. Se espera poder encontrar ondas gravitacionales producidas en fenómenos
cataclísmicos como:
*La explosión de una supernova.
*La formación de un agujero negro.
*El choque de cuerpos masivos como estrellas de neutrones o la coalescencia de agujeros negros.
*La rotación de una estrella de neutrones no homogénea.
*Radiación gravitacional remanente del Big- Bang. Este último caso ofrecería datos únicos sobre la
formación del Universo en el periodo anterior a la edad oscura del Universo en la que el Universo era
opaco a la radiación electromagnética.
ONDAS GRAVITACIONALES (I)

ONDAS GRAVITACIONALES (II)
Una estrella solitaria, aunque sea pulsante, no genera ondas
gravitatorias, pues su campo gravitatorio externo es estático (Teorema de
Birkhoff).
La TRG predice que si se producen situaciones como la de
parejas estelares de gran masa ( enanas blancas, estrellas de neutrones o
incluso, agujeros negros) que orbitan una alrededor de otra a gran velocidad
(e incluso colisionan)se producirían ondas gravitacionales en el seno del
espacio-tiempo. Mediante la oscilación de anillos de materia estas ondas
espaciotemporales podrían detectarse y serían la confirmación mas
indudable de la validez de la TRG.
Para lograr esto existen varias estaciones detectoras en la Tierra
esperando lograrlo (LIGO, LISA), pero es una tares difícil y prolongada,
debido a la extrema distancia de estos posibles objetos, así como su número,
que puede ser reducido en esta parte de la galaxia

DETECCION DE UN OSCILADOR GRAVITACIONAL
El descubrimiento del
decaimiento del periodo del
pulsar binario PSR 1913+16 se
considera como la demostración
de la existencia de ondas
gravitacionales. Por este motivo,
Hulse y Taylor recibieron el
Premio Nobel de Física del año
1993. Más recientemente
(2005), se ha descubierto un
segundo púlsar binario, PSR
J0737-3039, cuyo
comportamiento parece
confirmar también las
predicciones de la relatividad
general respecto a la energía
emitida en forma de ondas
gravitacionales. El púlsar binario
tiene una órbita cuya distancia
decae en unos 7 mm por día.

DETECCION DE UN OSCILADOR GRAVITACIONAL (II)

DETECCION DE UN OSCILADOR GRAVITACIONAL (III)
Como podemos apreciar en la primera
figura superior un sistema estelar binario formado por
dos estrellas de neutrones o una de neutrones y una
enana blanca la radiación de una de ellas o ambas
es una pérdida de energía que se traduce en la
disminución de l periodo orbital del sistema.
En el “tejido espacio-temporal”
mostrado en la figura inferior adyacente
Se muestra claramente como esta estructura
estelar generaría poderosas ondas
gravitacionales que podrían ser detectadas

POLARIZACION DE LAS ONDAS GRAVITACIONALES

Desde 1980 hasta 1994, el desarrollo de detectores tomó dos direcciones
diferentes:
1.-Detectores de barras criogénicas, desarrollado principalmente en Roma / Frascati, Stanford ,
LSU y Perth (Australia). El mejor de estos detectores alcanza 10-19.
2.-El interferómetro , desarrollado en el MIT, Garching, Glasgow, Caltech y Tokio. La sensibilidad
típica de estos prototipos era de 10-18. El experimento de Glasgow/Garching en 1989 fue el
primero realizado con estos detectores.
DETECTORES DE ONDAS GRAVITACIONALES(I)

Aunque la detección directa de ondas
gravitacionales no se había confirmado en 2004, había
evidencia indirecta significativa de su existencia. La historia
de la detección de ondas gravitacionales se inició en la
década de 1960 con J. Webber en la Universidad de
Maryland, donde se construyó el primer detector de barras:
era un cilindro masivo de aluminio ( ~ 2 X 103 kg ) que
funcionaba a temperatura ambiente (300 K) con una
frecuencia de resonancia de aproximadamente 1600 Hz .
Este primer prototipo tenía una sensibilidad moderada de
alrededor 10-13 o 10-14.
A pesar de esta baja sensibilidad , a finales
de 1960 Webber anunció la detección de una población de
eventos coincidentes entre dos barras similares a una tasa
mucho más alta de lo esperado si la fuente fuera el ruido
instrumental. Esta noticia estimuló a otros grupos en
Glasgow, Munich, París, Roma , los Laboratorios Bell,
Stanford , Rochester, LSU , MIT , Beijing y Tokio para
construir y desarrollar detectores de barras para comprobar
los resultados de Weber . Desafortunadamente, para Webber
y para la idea de que las ondas gravitacionales eran fáciles de
detectar , ninguno de los otros grupos confirmaron las
observaciones, que nunca se pudieron explicar. Sin embargo
la falta de confirmación no supuso evidencia contraria a la
existencia de las ondas gravitacionales ya que los cálculos
teóricos pronosticaban que las señales serían demasiado
débiles para ser observadas con estos detectores.

LAS POSIBLES FUENTES DE ONDAS GRAVITACIONALES
Y SU DETECCION INTERFEROMÉTRICA
-h/2
h/2

LAS ONDAS GRAVITACIONALES Y SU ENERGÍA

En marzo de 2014, astrónomos del Centro de
Astrofísica Harvard-Smithsoniano (CFA) anunciaron la detección
por primera vez las ondas gravitacionales durante el período
explosivo de crecimiento del universo llamado inflación. Los
hallazgos fueron realizados con la ayuda del BICEP2, un
telescopio situado en el Polo Sur, durante experimentos llevados a
cabo desde 2006 que buscaban anomalías en la polarización de
la radiación de fondo de microondas. Sin embargo, posteriormente
otros grupos señalaron la presencia de artefactos experimentales
que podrían afectar las observaciones.
Observatorios de ondas gravitacionales.
Actualmente existen diferentes proyectos de
observación de ondas gravitacionales, como LIGO (Estados
Unidos), TAMA 300 (Japón), GEO 600 (Alemania y Reino Unido),
o VIRGO (Francia e Italia). Los más pesimistas consideraban que
la detección real de ondas gravitacionales sólo podrá ser realizada
desde el espacio. Una misión espacial denominada LISA se
encuentra en fase de estudio para constituir el primer observatorio
espacial de ondas gravitacionales y podría estar operativo
alrededor del 2020.
DETECTORES DE ONDAS GRAVITACIONALES(II)

ONDAS GRAVITATORIAS GENERADAS POR LA FUSION DE DOS AGUJEROS NEGROS

EL FUTURO: LA DETECCION DE O.G. EN EL ESPACIO EXTRATERRESTRE

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