Los astrónomos han utilizado datos simulados para mapear destellos de ondas gravitacionales en el cielo, que son ondas en el espacio-tiempo cósmico producidas por objetos en órbita. Esta imagen muestra cómo los observatorios de ondas gravitacionales espaciales que se espera que se lancen en la próxima década mejorarán nuestra comprensión de nuestro hogar, la Vía Láctea.
Los astrónomos utilizaron datos simulados para mapear el cielo con ondas gravitacionales, lo que revela la necesidad de que los observatorios espaciales detecten sistemas estelares binarios. Proyectos futuros como LISA tienen como objetivo descubrir miles de estos sistemas difíciles de detectar, lo que indica un cambio de paradigma en la observación espacial. (Ilustración del artista; vea el video de simulación a continuación).
Desde 2015, los observatorios terrestres han detectado alrededor de un centenar de eventos que representan la fusión de sistemas de agujeros negros de masa estelar, estrellas de neutrones o pares de ambos. Estas señales suelen durar menos de un minuto, son de frecuencia relativamente alta, pueden aparecer en cualquier parte del cielo y se originan en fuentes mucho más allá de nuestra galaxia.
Observe cómo las ondas gravitacionales de una población simulada de sistemas estelares binarios compactos se combinan para crear una imagen compuesta de todo el cielo. Estos sistemas contienen enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros en órbitas estrechas. Una vez que los observatorios de ondas gravitacionales espaciales comiencen a funcionar en la próxima década, será posible crear dichos mapas utilizando datos reales. Las luces altas indican fuentes con señales más fuertes, los colores más claros indican fuentes con frecuencias más altas. Las manchas de color más grandes indican fuentes que están ubicadas con menor claridad. El recuadro muestra la frecuencia y la fuerza de la señal gravitacional, así como los límites de sensibilidad de LISA (Antena Espacial de Interferómetro Láser), un observatorio diseñado por la Agencia Espacial Europea (ESA) en colaboración con la NASA y que se lanzará en la década de 2030. Fuente: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
Cecilia Cilenti, investigadora de la Universidad de Maryland, College Park y del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Los sistemas estelares binarios también pueblan la Vía Láctea, y esperamos que muchos de ellos contengan objetos compactos en órbitas estrechas, como enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros", dijo Cecilia Chirenti. "Pero necesitamos un observatorio espacial para 'escucharlos' porque la frecuencia de su zumbido de ondas gravitacionales es demasiado baja para que los detectores terrestres puedan detectarlos".
Los astrónomos llaman a estos sistemas UCB (binarias ultrapequeñas) y esperan que futuros observatorios como LISA (Laser Interferometer Space Antenna), una colaboración entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA, detecten decenas de miles de UCB. Los UCB suelen ser difíciles de detectar: a menudo son débiles en la luz visible, y los astrónomos actualmente conocen sólo un puñado de UCB con períodos orbitales inferiores a una hora. Descubrir muchas UCB nuevas es uno de los principales objetivos de LISA.
Impresión artística de LISA Pathfinder, la misión de la ESA para probar tecnología para futuros observatorios de ondas gravitacionales espaciales. LISA es un observatorio de ondas gravitacionales basado en el espacio desarrollado a partir del éxito de LISA Pathfinder y LIGO. Fuente: ESA-C. Carreau
Utilizando datos que simularon la distribución esperada y las señales de ondas gravitacionales de estos sistemas, el equipo desarrolló un método para combinar los datos en una vista de todo el cielo de la Vía Láctea UCB. La técnica se describe en un artículo publicado en Acta Astronomica.
"Nuestra imagen es directamente análoga a la observación de una vista panorámica del cielo con tipos específicos de luz, como la luz visible, la infrarroja o los rayos X", dijo el astrofísico de Goddard, Ira Thorpe. "La esperanza que traen las ondas gravitacionales es que podamos observar el universo de una manera completamente diferente, y esta imagen realmente lo demuestra. Espero que algún día pueda ver una versión hecha con datos reales de LISA en un póster o camiseta".