¿Detectar ondas gravitacionales desde la Luna?
Por: Evan Gough, Universe Today.
29 de abril de 2024
La ciencia de las ondas gravitacionales tiene un gran potencial que los científicos están ansiosos por desarrollar. ¿Es un observatorio de ondas gravitacionales en la Luna el camino a seguir? Crédito de la imagen: NASA/Goddard/LRO.
Los científicos detectaron la primera onda gravitacional predicha desde hace mucho tiempo en 2015 y, desde entonces, los investigadores han estado hambrientos de mejores detectores. Pero la Tierra es cálida y sísmicamente ruidosa, y eso siempre limitará la eficacia de los detectores terrestres. ¿Es la Luna el lugar adecuado para un nuevo observatorio de ondas gravitacionales? Puede ser. Enviar telescopios al espacio funcionó bien, y montar un observatorio de ondas gravitacionales en la Luna también podría funcionar, aunque la propuesta es obviamente muy compleja.
La mayor parte de la astronomía trata sobre la luz, cuanto mayor sea la capacidad de detección, más aprendemos sobre la naturaleza, por eso hay telescopios como el Hubble y el JWST en el espacio. La atmósfera de la Tierra distorsiona las imágenes de los telescopios e incluso bloquea parte de la luz, como la infrarroja. Los telescopios espaciales solucionan ambos problemas y han revolucionado la astronomía. Las ondas gravitacionales no son luz, pero sentirlas aún requiere una sensibilidad extrema. Así como la atmósfera de la Tierra puede introducir "ruido" en las observaciones de los telescopios, la actividad sísmica de la Tierra puede causar problemas a los detectores de ondas gravitacionales. La Luna tiene una gran ventaja sobre nuestro planeta dinámico y en constante cambio: tiene mucha menos actividad sísmica.
Sabemos desde los días del Apolo que la Luna tiene actividad sísmica. Pero a diferencia de la Tierra, la mayor parte de su actividad está relacionada con fuerzas de marea y pequeños impactos de meteoritos. La mayor parte de su actividad sísmica también es más débil y mucho más profunda que la de la Tierra. Esto atrajo la atención de los investigadores que desarrollan la Antena de Ondas Gravitacionales Lunares (LGWA).
Los desarrolladores de LGWA escribieron un nuevo artículo, "La antena de ondas gravitacionales lunares: estudios de misión y caso científico", y lo publicaron en el servidor de preimpresión arXiv. El autor principal es Parameswaran Ajith, físico y astrofísico del Centro Internacional de Ciencias Teóricas del Instituto Tata de Investigación Fundamental, Bangalore, India. Ajith también es miembro de la Colaboración Científica LIGO.
Si se construye, el LGWA consistiría en un conjunto de detectores a escala planetaria. Las condiciones únicas de la luna permitirán a la LGWA abrir una ventana más grande a la ciencia de las ondas gravitacionales. La luna tiene una actividad sísmica de fondo extremadamente baja que los autores describen como "silencio sísmico”, La falta de ruido de fondo permitirá detecciones más sensibles.
La Luna también tiene temperaturas extremadamente bajas dentro de sus regiones permanentemente sombreadas (PSR). Los detectores deben estar súper enfriados, y las frías temperaturas en las PSR facilitan esa tarea. El LGWA constaría de cuatro detectores ubicados en un cráter PSR en uno de los polos lunares.
La LGWA es una idea ambiciosa con beneficios científicos potencialmente revolucionarios. Cuando se combina con telescopios que observan todo el espectro electromagnético y con detectores de neutrinos y rayos cósmicos (llamado astronomía de múltiples mensajeros), podría avanzar en nuestra comprensión de una gran cantidad de eventos cósmicos. La LGWA tendrá algunas capacidades únicas para detectar explosiones cósmicas. "Sólo LGWA puede observar eventos astrofísicos que involucran a enanas blancas, como eventos de perturbación de mareas (TDE) y supernovas de tipo Ia”, explican los autores. También señalan que sólo la LGWA podrá advertir a los astrónomos con semanas o incluso meses de antelación sobre la fusión de binarias compactas de masa solar, incluidas estrellas de neutrones.
LGWA también podrá detectar binarios de agujeros negros de masa intermedia (IMBH) más ligeros en el universo temprano. Los IMBH desempeñaron un papel en la formación de los agujeros negros supermasivos (SMBH) actuales en el corazón de galaxias como la nuestra. Los astrofísicos tienen muchas preguntas sin respuesta sobre los agujeros negros y cómo han evolucionado, y la LGWA debería ayudar a responder algunas de ellas. Hasta ahora, el estudio presenta un caso a favor de ciencia de ondas gravitacionales desde la Luna, pero la exploración lunar en esta y la próxima década, dictaran los avances hasta considerar seriamente un proyecto de este calibre.
Fuente:
https://phys.org/news/2024-04-gravitational-observatory-moon.html