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Astrónomos descubren nuevas herramientas para la detección de ondas gravitacionales

Un equipo de trabajo compuesto por astrónomos expertos en rayos gamma y ondas de radio han producido un importante avance al descubrir herramientas cósmicas naturales  necesarias para hacer las primeras detecciones directas de las esquivas ondas gravitacionales predichas por Albert Einstein cerca de un siglo atrás. Un telescopio de rayos gamma en orbita ha guiado a radio astrónomos a ubicaciones específicas en el cielo donde pueden descubrir nuevos púlsares de milisegundos.

Los púlsares de milisegundos, estrellas de neutrones superdensas que giran rápidamente, pueden servir como relojes naturales extremadamente precisos y estables. Los astrónomos esperan detectar ondas gravitacionales mediante la medicion de pequeños cambios en la rotación de los púlsares, la que es causada por la travesía de las ondas gravitacionales. Para hacer esto, necesitan una multitud de púlsares de milisegundos dispersos ampliamente a través del cielo.

Sin embargo, cerca de tres décadas después del decubrimiento del primer pulsar de milisegundo, sólo alrededor de 150 de ellos habían sido descubiertos, y de los cuales 90 se encuentran agrupados compactamente en cúmulos globulares, siendo de esta manera de escasa utilidad para detectar ondas gravitacionales. El problema fue que los púlsares de milisegundo sólo podían ser descubiertos mediante difíciles búsquedas computacionales intensivas en el espacio.

"Probablemente hemos encontrado menos de un uno por ciento de los púlsares de milisegundo de la Vía Láctea", dijo Scott Ransom del Observatorio Radiastronómico Nacional de los Estados Unidos (NRAO).

El quiebre vino cuando un instrumento a bordo del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la  NASA comenzó a investigar el cielo en 2008. Este instrumento ha localizado cientos de objetos que emiten rayos gamma a lo largo de nuestra galaxia, y los astrónomos sospechaban que muchos de ellos podrían ser púlsares de milisegundo. Paul Ray del Laboratorio de Investigación Naval inició una colaboración internacional usando radio telescopios para confirmar que estos objetos son púlsares de milisegundo.

"Los datos de Fermi eran como un mapa del tesoro", dijo Ransom. "Al usar nuestros radiotelescopios para estudiar los objetos localizados por Fermi, encontramos 17 púlsares de milisegundo en tres meses. Investigaciones de gran escala han tomado 10 a 15 años para encontrar esta cantidad", exclamó Ransom. "Fermi nos mostró donde buscar".

"Esta es una gran ayuda en nuestro esfuerzo para usar púlsares de milisegundo en la detección de ondas gravitacionales", agregó Ransom. Mientras más de estos púlsares encuentran y observan los científicos en el tiempo, es más probable que puedan detectar ondas gravitacionales, explicó. Ransom dijo que los astrónomos no tienen en la actualidad suficientes púlsares milisegundo con los que hacer una detección convincente de ondas gravitacionales. "Con Fermi guiando la investigación, podemos cambiar esa situación rápidamente", dijo Ray. "Recien empezamos a hacer el seguimiento de los objetos ubicados con Fermi, y hay muchos más que investigar, con un gran nivel de éxito hasta ahora", añadió el científico.

Ransom, junto a sus colega Mallory Roberts de Eureka Scientific, utilizó el Telescopio Robert C. Byrd de Green Bank (GBT), que posee NRAO en Virginia del Oeste, Estados Unidos, para encontrar ocho de los 17 nuevos púlsares. Los científicos anunciaron hace unos días sus descubrimientos en la reunión de la Sociedad Astronómica de Estados Unidos, en Washington, DC.

Los púlsares son estrellas de neutrones (que son los núcleos densos que resultan de la explosión de una estrella masiva en supernova). De un tamaño tan grande como el de una ciudad mediana, estas estrellas de neutrones tienen campos magnéticos fuertes que canalizan rayos que actúan como faros de ondas de radio, los que van barriendo a través del espacio a medida que la estrella rota. Cuando tal rayo golpea la Tierra, los radiotelescopios pueden detectar las fuertes ondas de radio.

A medida que envejecen, los púlsares disminuyen sus velocidades de rotación. Sin embargo, si el pulsar es parte de un sistema de estrella binaria y puede absorber material de su compañía, su rotación puede aumentar. Cuando la estrella de neutrones se ha acelerado rotando cientos de veces por segundo, se le denomina pulsar de milisegundo.

Aparte de ayudar a los científicos a detectar ondas gravitacionales, el estudio de los púlsares de milisegundo puede también producir nueva información relevante respecto de otros efectos de la Relatividad General y de la física de partículas fundamental.

"Esta nueva habilidad de encontrar más púlsares de milisegundo es realmente como un cofre del tesoro que puede poseer muchas gemas valiosas de descubrimiento científico", dijo Ransom.

Acerca de AUI/NRAO

El Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) es una instalación de la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de Norteamérica (NSF), operada bajo un acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc. (AUI). NRAO es la institución responsable de la fracción norteamericana del proyecto radioastronómico ALMA que se construye en el norte de nuestro país, constituido por una asociación entre Europa, Japón y Norte América, en cooperación con la República de Chile. NRAO opera además radiotelescopios en Virginia, Nuevo México y a lo largo de más de 8000 km desde las Islas Vírgenes hasta Hawai. Para más información: www.nrao.cl.