Las ondas gravitacionales

LAS ONDAS GRAVITACIONALES

Rafael González Molina




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



ONDAS GRAVITACIONALES (III)

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 GRAVITACIONALESLAS 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 ONDAS GRAVITACIONALESLAS POSIBLES FUENTES DE ONDAS GRAVITACIONALES

Y SU DETECCION INTERFEROMÉTRICA

-h/2

h/2

LAS ONDAS GRAVITACIONALESLAS 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.

LAS ONDAS GRAVITACIONALESLIGO

DETECTORES DE ONDAS GRAVITACIONALES(II)




LAS ONDAS GRAVITACIONALES¡¡¡LA GRAN NOTICIA!!!



LAS ONDAS GRAVITACIONALESONDAS GRAVITATORIAS GENERADAS POR LA FUSION DE DOS AGUJEROS NEGROS



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

¿EXISTEN LAS ONDAS GRAVITACIONALES?

FIN

LAS ONDAS GRAVITACIONALESSI, EXISTEN

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