Els astrònoms exploren els primers batecs de l’Univers

L’Univers és format per milers de galàxies i en cadascuna hi ha almenys un forat negre que es fa cada vegada més i més gran. Les galàxies no estan quietes, sinó que es mouen, de manera que s’acosten o s’allunyen en el marc d’un Univers en expansió. O col·lisionen i generen el que es coneix com a ones gravitacionals. Quan això passa pot ser que també ho facin els forats negres, que també tendeixen a créixer fins a assolir una massa que és milions de vegades més gran que el nostre Sol. Però passa que aquestes ones són extraordinàriament febles i molt difícils de detectar. Un consorci internacional, de nom North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), ha aconseguit detectar-les. I, pel que sembla, els senyals són la suma aleatòria de tots els forats negres en moviment que es trobarien almenys a 10.300 milions d’anys llum. Molt lluny encara del Big Bang, que es calcula que es va produir fa 13.700 milions d’anys, però prou a prop per formar part de l’Univers primerenc.

“Avui és un dia històric”, es felicita Alícia Sintes, catedràtica de física teòrica de la Universitat de les Illes Balears i investigadora de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya. “Fa només set anys que es va detectar la primera ona gravitacional -recorda- i el que avui s’anuncia és un nou espectre que ens ha de permetre estudiar objectes massius” de fins a milions de vegades la mida del Sol. Això és així perquè ara es poden detectar freqüències molt i molt baixes, del nivell dels nanorhertzs.

Entre altres fenòmens, la fusió de forats negres supermassius que es troben al centre de les galàxies i emeten ones quan es fusionen que se superposen les unes amb les altres de manera que reflecteixen el soroll de fons del cosmos. De fet, aclareix Sintes, que no ha participat en aquest estudi, però sí en moltes altres recerques internacionals, el que s’observa són parells de galàxies i forats negres que es fusionen. El que s’observa, corrobora Xavier Siemens, investigador principal de NANOGrav, és la suma de tots els senyals a la vegada. Al consorci internacional hi han participat investigadors dels Estats Units, Europa, l'Índia, la Xina i Austràlia.

L’estudi s’ha publicat en diversos articles a la revista Astropsychical Journal Letters i és el resultat de quinze anys de recerca. Els resultats “són coherents” amb la teoria general de la relativitat formulada per Albert Einstein, que descriu com la matèria i l'energia deformen l'espai-temps per crear el que anomenem gravetat. A mesura que es recopilin més dades, aquesta remor de fons còsmica podria ajudar a entendre com l'Univers va arribar a la seva estructura actual i potser revelar quin tipus de matèria podria haver existit poc després del Big Bang.

Les ones gravitacionals es podrien definir com les vibracions de l'espai-temps que es transmeten a la velocitat de la llum i que es generen quan objectes massius es mouen acceleradament, com parelles de forats negres orbitant l'un al voltant de l'altre i fusionant-se. La seva detecció ha estat possible gràcies a la identificació de púlsars, una mena d’estels de neutrons que emeten poderosament feixos de radiació molt dirigits. Al girar, el feix de radiació d'un púlsar il·lumina com si fos un far, de manera que tenen uns períodes superprecisos i constants. Les ones gravitacionals modifiquen aquests períodes i són captades per la xarxa de radiotelescopis distribuïts per tot el món. 

En una conferència de premsa organitzada per la National Science Foundation, el principal impulsor del projecte, uns quants investigadors han ratificat “la gran importància” d’haver pogut detectar ones gravitacionals a tan baixes freqüències, l’evidència d’aquest “soroll de fons” i les implicacions astrofísiques dels resultats, que es poden traduir en una “població” de forats negres supermassius més gran que no es pensava. De la mateixa manera, els resultats informaran “sobre com es van formar les galàxies, l’evolució de l’Univers i els seus primers batecs”.