La Lluna pot captar senyals ocults de l’Univers

Les variacions subtils a l’òrbita de la Lluna al voltant de la Terra es produeixen pel pas d’una classe d’ones gravitacionals actualment indetectables. Aquestes ones es van emetre als moments inicials de l’Univers, just després del Big Bang, o deriven del moviment d’enormes forats negres emplaçats al centre de les galàxies. Un nou mètode per mesurar amb precisió aquestes variacions es va proposar en un article publicat l’any passat. Ara, el treball ha fet que els seus autors –entre ells, Diego Blas, de l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE)– meresquessin un dels premis Buchalter. Aquests guardons s’atorguen cada any a investigadors que eixamplen amb el seu treball les fronteres de la cosmologia. El premi ha arribat en un moment en què diversos investigadors estan demanant que es renovin els miralls que les missions Apollo van deixar a la superfície de la Lluna. Aquests miralls permeten mesurar amb gran precisió la posició del satèl·lit disparant làsers des de la Terra. Si s’hi plantessin miralls més moderns es podrien mesurar variacions mil·limètriques a la seva posició que revelarien el pas d’ones gravitacionals. ¿Què són les ones gravitacionals? Les ones gravitacionals són deformacions de l’espai-temps produïdes pel moviment dels objectes amb massa. La seva existència va ser prevista per Einstein i es van detectar per primera vegada el 2015. Les que s’aconsegueixen captar solen sorgir d’esdeveniments molt violents que impliquen grans masses, com col·lisions de forats negres. Les ones gravitacionals proporcionen una nova finestra d’informació per entendre aquests processos. ¿Per què algunes no es poden mesurar? De moment, les ones es detecten amb els tres grans interferòmetres Ligo, Verge i Kagra (a Europa, Amèrica i Àsia, respectivament). Es tracta de túnels on uns làsers reboten entre miralls. Quan passa una ona, els miralls vibren i es detecta una interferència al làser. Aquests dispositius capten senyals amb una longitud d’ona comparable amb la talla del túnel, d’alguns quilòmetres. Un altre sistema és observar la llum que arriba a la Terra des d’especials parelles d’estels, els púlsars, l’emissió dels quals es mesura amb una gran precisió. Les variacions en aquesta llum revelen ones gravitacionals amb longituds d’ona comparables amb la distància entre els púlsars i la Terra, de milers d’anys llum. Els senyals gravitacionals amb longituds d’ones intermèdies entre aquests dos extrems no se saben detectar. ¿Què oculten aquestes ones indetectables? Al captar aquestes ones «estaríem veient parts de l’Univers que encara no s’han vist», afirma Blas. Per exemple, la teoria preveu que al centre de les galàxia hi hagi enormes forats negres (de mil vegades la massa del Sol) que orbiten cada vegada més ràpid, fent voltes senceres en pocs anys i després, fins i tot, en pocs mesos o dies. Aquests forats emetrien ones gravitacionals de la classe actualment indetectable (tècnicament, les de la banda dels microhertzs). «A més, es podrien descobrir fonts desconegudes», explica Blas. Entre aquestes fonts hi hauria les explosions gegants d’energia que es van produir poc després del Big Bang, les ones gravitacionals del qual encara deuen estar viatjant per l’Univers, i són el seu únic testimoni, ja que en aquella fase encara no existia la llum. L’experiment NANOGrav ha detectat un fons d’ones gravitacionals que podria tenir aquest origen. La mesura proposada per Blas ho podria esbrinar. ¿Com podria ajudar-hi la Lluna? Des dels anys setanta, diversos científics van aventurar unes ones gravitacionals d’aquestes característiques que tenien prou mida per alterar la distància entre la Terra i la Lluna. L’alteració de l’espai-temps produïda per l’ona pertorba el sistema i altera diversos dels seus paràmetres, començant per subtils canvis a l’òrbita i el període de rotació. Però llavors no es podia mesurar la posició de la Lluna amb gran precisió. Alex Jenkins, investigador de la University College London i llavors doctorand de Blas, es va adonar que el formalisme matemàtic per fer aquests càlculs també tenia deficiències, segons relata l’investigador espanyol. En particular, els dos físics van desenvolupar un marc per interpretar la situació més típica. O sigui, quan no arriba una ona gravitacional puntual sinó un embolic de senyals alhora, generats per la suma de molts esdeveniments còsmics. «És la mateixa diferència que hi ha entre escoltar el repic d’un tambor o tots els de Calanda alhora», explica Blas. «¡És una proposta excitant! No està gens malament proposar que el Sistema Solar per si sol s’utilitzi com un detector d’ones gravitacionals eficaç», comenta Vitor Cardoso, cosmòleg de la Universitat de Lisboa, no implicat en el treball. ¿És una idea viable? Blas i Jenkins estan aplicant els seus càlculs a mesures passades de la distància Terra-Lluna obtingudes gràcies als miralls de la missió Apollo. «Si hi detectéssim alguna cosa seria sorprenent. Cal millorar la presa de dades», constata Blas. «D’aquí dos o tres anys es podrien enviar missions a la Lluna per dipositar-hi miralls més moderns», afirma Luca Porcello, investigador dels Laboratoris Nacionals de Frascati (Itàlia), que es dedica a la mesura de la distància Terra-Lluna amb làsers i vol col·laborar amb Blas i Jenkins. Després caldria esperar a tenir prou dades per detectar canvis en l’òrbita. Mentrestant, l’ESA i la NASA planifiquen el llançament de LISA, una missió feta per tres satèl·lits que haurien d’actuar amb un enorme interferòmetre espacial. Tanmateix, LISA no cobriria les freqüències que sí que es podrien captar amb la Lluna, assegura Blas. «Ara les [noves] missions [a la Lluna] estan en discussió i és un bon moment per plantejar el projecte», conclou Porcello.

La Lluna pot captar senyals ocults de l’Univers

Un investigador de Barcelona guanya el premi Buchalter de cosmologia amb la idea de detectar ones gravitacionals amb miralls plantats al satèl·lit

El més llegit