Física gravitacional: la Tierra y Júpiter como observatorios de ondas gravitacionales

Según un grupo de investigación Desde el Instituto de Física de Altas Energías de Beijing y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong, se pueden utilizar planetas como la Tierra y Júpiter para detectar ondas gravitacionales. Los planetas de nuestro sistema solar actúan como observatorios gigantes.

Sus capas magnéticas pueden convertir ondas gravitacionales esquivas en partículas de luz que pueden ser captadas por sensores espaciales especialmente diseñados en órbita. Este enfoque podría conducir a la observación de ondas gravitacionales de alta frecuencia que pueden haberse originado inmediatamente después del Big Bang y que no pueden ser detectadas por las instalaciones terrestres actuales.

Las ondas gravitacionales son ondas en el espacio-tiempo causadas por los procesos más poderosos del universo. Por ejemplo, la colisión de dos agujeros negros en rotación podría liberar una enorme cantidad de energía gravitacional que se propaga en todas direcciones lejos de la fuente. Estas ondas cósmicas, que viajan a la velocidad de la luz, contienen información clave sobre su origen y la propia naturaleza de la gravedad.

El efecto Gertsenstein inverso

Varios grupos de investigación han explorado formas de observar indirectamente ondas gravitacionales de alta frecuencia. Esto incluye, entre otras cosas, el efecto Gertsenstein inverso. Describe la conversión de ondas gravitacionales en ondas electromagnéticas en presencia de un campo magnético externo.

Cuando la luz atraviesa un fuerte campo magnético, crea una onda gravitacional y viceversa, según el físico ruso Mikhail Gertsenstein. Durante mucho tiempo se consideró que esta idea era imposible de implementar experimentalmente, porque el campo magnético tendría que ser astronómicamente grande y estar muy ampliamente distribuido en el espacio.

Júpiter y la Tierra como imanes

Pero la Tierra y Júpiter podrían utilizarse como imanes gigantes, como explica el grupo de investigación chino. El campo magnético de la Tierra se crea por el movimiento del hierro fundido en el interior de la Tierra, que forma una magnetosfera que se extiende hacia el espacio y protege al planeta de las erupciones solares y la radiación cósmica.

El equipo calculó la cantidad y las frecuencias potenciales de las partículas de luz generadas por ondas gravitacionales de alta frecuencia que pasan a través de las magnetosferas de la Tierra y Júpiter. Los resultados fueron muy alentadores, según los investigadores.

También utilizaron sondas científicas existentes para demostrar que en realidad pudieron haber capturado algunas partículas de luz convertidas a partir de ondas gravitacionales. Estos incluyen el satélite astronómico de rayos X Suzaku de Japón y la sonda Juno de la NASA.

“En comparación con otros métodos de detección, nuestro método puede abarcar una amplia gama de frecuencias de ondas gravitacionales, entre otras ventajas, también tenemos certeza sobre la intensidad del campo magnético”.dijo el coautor Liu Tao de la Universidad de Hong Kong Periódico matutino del sur de China.

Para estudiar

La investigación fue publicada el 28 de marzo de 2024 en la revista Physics Review Letters: Límites de las ondas gravitacionales de alta frecuencia en las magnetosferas planetarias. (Límites de las ondas gravitacionales de alta frecuencia en magnetosferas planetarias).