Reacción a "Reacciones: hallan evidencias de un fondo cósmico de ondas gravitacionales producidas posiblemente por colisiones de agujeros negros supermasivos"

Sin duda es un hallazgo muy importante en el campo de la astronomía de ondas gravitatorias. En 2015 la colaboración LIGO y Virgo inició este campo de investigación con la primera observación de la señal gravitacional procedente de la colisión de dos agujeros negros, GW150914. Desde entonces, LIGO y Virgo han observado en torno a un centenar de señales, todas ellas asociadas a colisiones de sistemas binarios formados por dos agujeros negros, dos estrellas de neutrones, o sistemas binarios mixtos formados por un agujero negro y una estrella de neutrones.  

Ahora, los resultados de estos nuevos experimentos, colectivamente llamados Pulsar Timing Arrays (PTA), han descubierto evidencias muy claras de la existencia de un fondo cósmico de ondas gravitatorias producidas por colisiones de agujeros negros.  

¿Cuál es la diferencia entre lo que observan LIGO/Virgo y lo que observan PTA, si parece que en ambos casos son colisiones de binarias de agujeros negros? Hay varias diferencias:  

1. La primera diferencia es que los agujeros negros de LIGO/Virgo son de origen estelar, con masas típicas inferiores a 100 veces la masa del Sol. Que sean de origen estelar significa que se forman típicamente al final de la vida de estrellas muy masivas, cuando estas implosionan gravitacionalmente al agotar su combustible. Sin embargo, los agujeros negros de los PTA son supermasivos (y no de origen estelar), con masas típicas en el rango de centenares de miles de soles y miles de millones de soles. Estos agujeros negros supermasivos se deben formar por agregación de otros agujeros negros menos masivos. 
2. La segunda diferencia es que la frecuencia de las ondas gravitatorias detectadas por LIGO/Virgo y por los PTA son muy diferentes (debido a la enorme disparidad en la masa de las fuentes involucradas en cada caso). En el caso de LIGO/Virgo, las señales detectadas tienen frecuencias (en el momento de la colisión) en torno a decenas de Hz o unos pocos kHz. En el caso de los PTAs, las señales detectadas tienen frecuencias en el rango de los micro Hz e incluso menores, hasta los nano Hz (de ahí que uno de los experimentos se llame nanoGrav). Por tanto, las observaciones de los PTA abren la ventana de las bajas frecuencias en el espectro gravitacional.   
3. La tercera diferencia es que, así como LIGO/Virgo detectan señales emitidas por colisiones individuales (por ejemplo, GW150914 es la señal producida por dos agujeros negros y GW170817 es la señal producida por dos estrellas de neutrones), los PTAs detectan la “suma” de múltiples señales individuales, lo que técnicamente se conoce con el nombre de “fondo estocástico de radiación gravitatoria”. El adjetivo “estocástico” indica el carácter estadísticamente aleatorio de las señales individuales que dan lugar al fondo total. Es decir, lo que ocurre es que cada colisión de dos agujeros negros supermasivos que se ha producido en la historia de nuestro universo ha producido una señal gravitacional. Cuando las señales de todas las colisiones se combinan (se suman), eso produce un fondo. Eso es lo que los PTAs han detectado y es, realmente, un hallazgo fenomenal.