Este detector de ondas gravitatorias de mesa podría arrojar luz sobre la materia oscura

Artículo publicado originalmente por Motherboard Estados Unidos.

Cuando se anunció la primera detección de una onda gravitacional en 2016, el logro fue reconocido de inmediato como un hito científico importante, y finalmente ganó el Premio Nobel de Física 2017.

Si bien las ondas gravitacionales (perturbaciones del espacio-tiempo) fueron teorías durante un siglo, detectarlas directamente requirió la construcción del Observatorio de ondas gravitatorias por interferometría láser (LIGO) y el detector italiano Virgo. Estas instalaciones “escuchan” las vibraciones creadas por eventos cósmicos perturbadores utilizando cables de alambre láser en túneles que miden hasta 4 kilómetros de longitud.

Ahora, los científicos de la Northwestern University están desarrollando una versión reducida de estos enormes observatorios que podrían caber en una mesa. El concepto, que se llama Levitated Sensor Detector (LSD), está diseñado para captar ondas gravitacionales con frecuencias superiores a los 10 kHz, que nunca antes se han escuchado.

La Fundación WM Keck otorgó 1 millón de dólares al equipo de Northwestern para construir un prototipo del LSD en los próximos dos años, según un comunicado publicado el martes de la semana pasada.

"El tamaño [del LSD] se reduce en un factor de 4,000 [en comparación con el LIGO], pero es fundamentalmente diferente en la forma en la que opera", dijo Andrew Geraci, investigador principal del LSD, en un correo electrónico.

El LIGO y el LSD tienen dos cavidades en forma de brazo que forman una L. LIGO captura ondas gravitacionales al monitorear los cambios sutiles en las distancias recorridas por los láseres cuando rebotan en los espejos de los extremos opuestos de estas cavidades. Mientras tanto, el LSD captará las ondas cuando perturben las partículas levitadas por la presión de radiación dentro de los brazos del detector.

Los científicos europeos también están trabajando en un detector espacial llamado Laser Interferometer Space Antenna (LISA), compuesto por tres naves espaciales ubicadas a cinco millones de kilómetros entre sí. Si se lanzara como se planeó en la década de 2030, LISA "escucharía" frecuencias bajas que van desde 0.1 mHz a 1 Hz, un rango que incluye los gigantescos rumores producidos por colisiones entre agujeros negros supermasivos.

El LSD está diseñado para captar las vibraciones emitidas por creadores de ondas más pequeños, como los agujeros negros primordiales ubicados en el universo primitivo. El detector también podría confirmar la existencia de axiones, un tipo hipotético de partícula que se predice que es un componente de la materia oscura.

"La materia oscura es uno de los mayores rompecabezas en la física y la astronomía", explicó Geraci. "Hay aproximadamente cinco veces más de eso en el universo que materia ordinaria, pero no sabemos de qué está hecha, y hasta ahora solo hemos observado cómo interactúa a través de su fuerza gravitacional sobre la materia ordinaria".

"Si pudiéramos detectar señales gravitacionales de los agujeros negros primordiales o de las nubes de axión alrededor de los agujeros negros cercanos, sería una gran pista para ayudarnos a comprender la composición de (al menos parte de) la materia oscura", dijo.

La astronomía de las ondas gravitacionales nació hace poco más de tres años, pero los científicos ya están desarrollando nuevas formas de ampliar enormemente el rango de frecuencias que podemos detectar en el universo. El LIGO y sus socios abrieron nuestros oídos por primera vez a estos nuevos fenómenos, pero afortunadamente parece que estarán lejos de los últimos detectores para sintonizar.