Definir el centro de cualquier cosa tan vasta como nuestro sistema solar es un asunto complicado, en el mejor de los casos, pero gracias al trabajo del observatorio de ondas gravitacionales de la Fundación Nacional de Ciencias y un ingenioso software de modelado nuevo, los investigadores que trabajan con el Laboratorio de Propulsión a chorro de la NASA ahora han revelado la diana de nuestro vecindario planetario residencial.
En un nuevo estudio publicado recientemente en el foro científico en línea con el Astrophysical Journal, los astrónomos han revelado que el centro de masa de nuestro sistema solar se encuentra a solo 330 pies sobre la superficie del Sol. Este lugar preciso, conocido oficialmente como el baricentro, tendría una escala igual a una décima parte de la anchura de un tallo de espagueti tirado en un campo de fútbol y ayudará a los científicos a cazar ondas gravitacionales elusivas que ondulan a través de nuestro territorio y deforman la Vía Láctea.
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«Usando los púlsares que observamos a través de la Vía Láctea, estamos tratando de ser como una araña sentada en la quietud en medio de su telaraña», estudio del coautor Stephen Taylor, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad de Vanderbilt en Tennessee. «Lo bien que entendemos el baricentro del sistema solar es fundamental, ya que intentamos sentir incluso el más pequeño cosquilleo en la red.»
El centro de masa del Sistema Solar, incluidos el sol, la Tierra y todos los planetas en órbita, giran alrededor de este baricentro, y siempre está cambiando de posición, como resultado de exactamente dónde se colocan los planetas en sus órbitas perpetuas. Sin embargo, Júpiter es un gigante intimidante cuando se trata de influencias gravitacionales y ese centro preciso puede moverse ligeramente dependiendo de dónde se encuentre el gigante gaseoso en su largo viaje alrededor de nuestra estrella tambaleante.
Las efemérides, mapas detallados que mostraban las posiciones estimadas del Sol, la luna y todos los planetas en el transcurso de un año, eran una forma de determinar el centro del sistema solar y permitían a los marineros navegar por las estrellas. Pero estos mapas no tienen en cuenta todas las aberraciones causadas por anomalías como las ondas gravitacionales de los agujeros negros y el tirón planetario. El modelado de efemérides más sofisticado creado por computadoras ofrece un mayor grado de seguimiento de trayectoria.
Detallado en este trabajo de investigación reciente, los científicos estudiaron observaciones de púlsares cumplidas durante más de una década por el proyecto NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves) del Observatorio Norteamericano de Nanohertz para Ondas Gravitacionales (NSF), empleando las señales constantes emitidas por estrellas púlsares moribundas para ayudar a sus cálculos de distancia a hacer su estimación más precisa.
Un tipo altamente excitable de estrella de neutrones de giro rápido, los púlsares son núcleos estelares densamente empaquetados que expulsan haces regulares de radiación concentrada de sus polos.
«En este artículo, describimos la motivación, la construcción y la aplicación de un modelo físico de incertidumbres de efemérides del sistema solar, que se centra en los grados de libertad (elementos orbitales de Júpiter) más relevantes para las búsquedas de ondas gravitacionales con matrices de tiempo de púlsar», señalan los investigadores.
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Reconociendo estas incertidumbres vitales, y con la esperanza de proporcionar un centro del sistema solar más preciso, los investigadores diseñaron un nuevo modelo de software llamado BayesEphem. Cargados con herramientas de detección avanzadas, modelaron las efemérides que estaban causando errores en sus mediciones de ondas gravitacionales. Al insertar una idea realista de los métodos por los que la gravedad de Júpiter afectaba el equilibrio de los cuerpos celestes a su alrededor, descubrieron felizmente que sus cálculos de ondas gravitacionales también se alineaban.
NANOGrav aprovecha la tecnología de radiotelescopios masivos como las entregas en el Observatorio Arecibo en Puerto Rico y el Observatorio Green Bank en Virginia Occidental, en busca de variaciones en las interrupciones de los agujeros negros y el tiempo de haz de los púlsares cuando golpean la Tierra causadas por un ligero efecto de deformación de las ondas espacio-temporales conocidas como ondas gravitacionales.
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«Nuestra observación precisa de los púlsares dispersos por toda la galaxia nos ha localizado en el cosmos mejor de lo que nunca pudimos antes», explicó Taylor. «Al encontrar ondas gravitacionales de esta manera, además de otros experimentos, obtenemos una visión más holística de todos los diferentes tipos de agujeros negros en el universo.»