La astronomía de ondas gravitacionales está destinada a revolucionar nuestra comprensión del cosmos. En solo unos pocos años ha mejorado significativamente nuestra comprensión de los agujeros negros, pero todavía es un campo científico incipiente. Esto significa que todavía existen serias limitaciones a lo que se puede observar.
Actualmente, todos los observatorios gravitacionales están en la Tierra. Esto hace que los detectores sean más fáciles de construir y mantener, pero también significa que los observatorios están plagados de ruido de fondo. Los observatorios como LIGO y Virgo funcionan midiendo el cambio de distancia entre los espejos cuando una onda gravitacional pasa a través del observatorio. Este cambio es extremadamente pequeño. Para espejos colocados a 4 kilómetros de distancia, el desplazamiento es una mera fracción del ancho de un protón. Las vibraciones de un camión que circula por una carretera cercana desplazarán los espejos mucho más que eso. En consecuencia, LIGO y Virgo usan estadísticas y modelos de fusiones de agujeros negros para distinguir una señal verdadera de una falsa.
Debido al ruido de fondo terrestre, los observatorios actuales se centran en las ondas gravitacionales de alta frecuencia (10 – 1000 Hz) generadas por las fusiones de agujeros negros. Se ha debatido la posibilidad de construir un observatorio de ondas gravitacionales basado en el espacio, como LISA, que observaría ondas gravitacionales de baja frecuencia, como las generadas por la inflación cósmica temprana. Pero muchas ondas gravitacionales están en el rango intermedio. Para detectarlos, un estudio reciente propone construir un observatorio de ondas gravitacionales en la Luna.
La Luna ha sido durante mucho tiempo un lugar codiciado para los astrónomos. Los telescopios ópticos en la Luna no sufrirían borrosidad atmosférica y, a diferencia de los telescopios espaciales como Hubble y Webb, no estarían limitados por el tamaño de su cohete de lanzamiento. La mayoría de las ideas propuestas han sido muy hipotéticas, pero a medida que miramos hacia un regreso humano a la Luna en la próxima década, lo son menos. La NASA ya está estudiando la construcción de un radiotelescopio en la lejana superficie lunar. Construir un observatorio de ondas gravitacionales lunares sería significativamente más desafiante, pero no imposible.
Este estudio reciente propone un Observatorio Lunar de Ondas Gravitacionales para Cosmología (GLOC). En lugar de preocuparse por cómo se construiría un observatorio de este tipo, el estudio se centra en la sensibilidad y los límites de observación de dicho observatorio. Como era de esperar, un observatorio lunar no sufriría las vibraciones de fondo que preocupan a los observatorios de la Tierra. Como resultado, podría tener una línea de base cuatro veces más larga que LIGO. Esto le daría un rango de frecuencias de ondas gravitacionales tan bajas como una décima de Hertz. Esto le permitiría observar todo, desde fusiones binarias de masa estelar hasta las de agujeros negros de masa intermedia.
Pero también podría observar el mismo tipo de fusiones que LIGO y Virgo a distancias mucho mayores. Distancias tan lejanas que las ondas gravitacionales se han desplazado mucho al rojo. Si se construye, GLOC podría usar eventos de fusión distantes para medir la tasa de expansión cósmica a lo largo de miles de millones de años. Este sería quizás su mayor potencial porque nos permitiría medir el parámetro de Hubble a lo largo de gran parte de la historia cósmica. Finalmente aprenderíamos si la expansión cósmica es parte de la estructura del espacio-tiempo, o si varía en el tiempo y el espacio.
Por supuesto, la propuesta de GLOC es puramente hipotética en este momento. Pasarán al menos décadas antes de que podamos construir un observatorio de este tipo. Pero este estudio muestra que la construcción de un telescopio de este tipo valdría la pena.
Referencia: Jani, Karan y Abraham Loeb. “Gravitational-wave lunar observatory for cosmology.” Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2021.06 (2021): 044.
Traducción no oficial con fines divulgativos del articulo original en Inglés escrito por Brian Koberlein.
Créditos: Universe Today
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