La ondas gravitacionales son «arrugas» en el espacio-tiempo causadas por eventos altamente energéticos como la interacción entre agujeros negros. Nuevos descubrimientos de la física proporcionan una base para comprender mejor esas ondas, cuya existencia fue formulada por Albert Einstein.
Un estudio que publica Nature encabezado por la Universidad Humboldt de Berlín y la Queen Mary de Londres establece un nuevo punto de referencia en la modelización de las colisiones de agujeros negros y las estrellas de neutrones, lo que confiere una precisión sin precedentes a los cálculos para comprender las ondas gravitacionales.
Estos hallazgos ayudarán a dar forma al futuro de la astronomía de ondas gravitacionales al mejorar los modelos que se utilizan para interpretar los datos observacionales, destacó Benjamin Sauer, de la Universidad de Humboldt y uno de los firmantes.
Nueva fase de investigación
Los observatorios de ondas gravitacionales como LIGO están entrando en una nueva fase de sensibilidad y los detectores de próxima generación como LISA están ya en el horizonte, por lo que esta investigación responde a la creciente demanda de modelos teóricos de extraordinaria precisión.
Aunque el proceso físico de interacción y dispersión de dos agujeros negros por gravedad es sencillo a nivel conceptual, la descripción matemática requiere una enorme precisión, en palabras de Jan Plefka, de la Universidad de Humboldt y uno de los firmantes del artículo.
La interpretación de las observaciones de los detectores de ondas gravitacionales necesita modelos muy precisos del aspecto que podrían tener las señales. Aunque los modelos numéricos proporcionan aproximaciones, el proceso puede llevar semanas y es costoso desde el punto de vista informático.
El equipo de investigadores adoptó un enfoque que comienza con la resolución de una aproximación simple a un problema para luego enfrentarse a los detalles más complejos en secuencias incrementales.
De esta forma abordaron cómo afectan las interacciones entre dos objetos idénticos a las emisiones de ondas gravitacionales, explican sendas universidades.
Un aspecto clave del trabajo fue la aparición en los cálculos de unas estructuras geométricas llamadas espacios de Calabi-Yau, que se consideraban puras abstracciones de las matemáticas y ahora resultan útiles para describir fenómenos astrofísicos del mundo real.
Las ondas gravitacionales han revolucionado la astrofísica desde su primera detección en 2015 y mejorar la precisión con que se hacen modelos para estudiarlas ayuda en la comprensión de procesos cósmicos con implicaciones como la formación y evolución de las galaxias.
Este avance no solo supone un progreso en el campo de la física de las ondas gravitacionales, sino que, para los autores, también tiende un puente entre las matemáticas abstractas y el universo observable, allanando el camino para descubrimientos aún por venir.
