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Este importante avance, liderado por científicos de la Universidad de Manchester y que ha aparecido el 24 de junio en la revista Science Express, podría mejorar la búsqueda de ondas gravitatorias y ayudar en los estudios del origen del universo.

Las ondas gravitatorias son misteriosas y poderosas perturbaciones que no han sido todavía observadas directamente, aunque se sabe que existen y fueron predichas por Einstein.

El descubrimiento directo de ondas gravitatorias, que llegan a los relojes cósmicos, modificándolos, podría permitir a los científicos estudiar eventos violentos como los procesos de fusión de agujeros negros supermasivos y ayudar a entender el universo poco después de su formación en el Big Bang.

Los científicos progresaron usando observaciones de púlsares realizadas durante décadas con el radiotelescopio Lovell, en el observatorio Jodrell Bank de la Universidad de Manchester.

Los púlsares son estrellas que han colapsado y que rotan, estudiadas con gran detalle desde su descubrimiento en 1967. La rotación extremadamente estable de estos volantes cósmicos ha conducido previamente al descubrimiento del primer planeta orbitando otras estrellas, y proporcionado rigurosos tests para las teorías de la gravedad que dan forma al universo.

Sin embargo, esta estabilidad rotacional no es perfecta y hasta ahora, pequeñas irregularidades en su rotación han reducido significativamente su utilidad como herramientas de precisión.

El equipo, liderado por el profesor Andrew Lyne de la Universidad de Manchester, ha usado observaciones del telescopio Lovell para explicar estas variaciones y mostrar un método por el cual éstas pueden ser corregidas.

El profesor Lyne explica: “Los mejores relojes humanos necesitan correcciones por diferentes motivos. Cambios en la temperatura, en la presión atmosférica, en la humedad, o en el campo magnético local. Ahora, hemos encontrado un medio potencial de corregir un reloj astrofísico”.

Se sabe que la tasa a la que los púlsares rotan decrece muy lentamente. Lo que el equipo ha encontrado es que las desviaciones surgen porque en realidad hay dos tasas de decrecimiento y no una, y que los púlsares cambian de tasa de modo impredecible y abrupto.

Estos cambios están asociados a un cambio en la forma del pulso emitido por el púlsar. Debido a esto, las medidas de precisión de la forma del pulso en un instante dado indican exactamente a cuál de las dos tasas corresponde y permite el calculo de una “corrección”. Esto mejora significativamente sus propiedades como relojes.

Los resultados dan una nueva visión sobre las extremas condiciones cerca de las estrellas de neutrones y ofrecen el potencial de mejorar los ya muy precisos experimentos en gravitación.

Se espera que este nuevo entendimiento de la rotación de los púlsares mejorará las probabilidades de que los púlsares que giran más rápido sean usados para detectar por primera vez las ondas gravitatorias.

El equipo de la universidad de Manchester colaboró en el proyectó con el Dr. George Hobbs del Australia Telescope National Facility, con el profesor Michael Kramer del Instituto Max Planck de Radioastronomía, y con la profesora Ingrid Stairs de la Universidad de British Columbia.

La investigación fué financiada por el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas.

Su director científico, el profesor John Womersley, dijo: “La astronomía no es como la mayoría de las otras ciencias, ya que no podemos medir directamente las propiedades de las estrellas y las galaxias. Éstas tienen que ser calculadas basándose en nuestro conocimiento de cómo funciona el universo – lo que significa que algo tan significativo como ser capaz de usar los púlsares como relojes cósmicos, un nuevo estándar para la medida del tiempo, tendrá importantes consecuencias para el avance de la ciencia y el conocimiento del universo”.

Muchos observatorios a lo largo del mundo están intentando usar los púlsares para detectar las ondas gravitatorias que son predichas como consecuencia de los agujeros negros supermasivos del universo.

Con la nueva técnica, los científicos pueden ser capaces de revelar las señales de ondas gravitatorias que permanecen ocultas por las irregularidades en la rotación de los púlsares.

El director del grupo de púlsares de la Universidad de Manchester, Dr. Ben Stappers, dijo: “Estos excitantes resultados fueron posibles gracias a la calidad y duración de la única base de datos de tiempos de púlsares del telescopio Lovell.