Una nueva tecnología para detectar estructuras de otras civilizaciones invisibles hasta ahora

Uno de los avances más apasionantes en astronomía de la última década ha sido la detección de ondas gravitacionales. Desde los tiempos de Galileo Galilei, la astronomía se centraba en la detección de señales electromagnéticas con telescopios. Pero resulta que los principales constituyentes del Universo no son observables de esta manera.

Nuestros datos actuales indican que el 85% de la materia del Universo es invisible electromagnéticamente, y está compuesto de materia oscura. Además, el 70% del contenido energético del universo es energía oscura. Los cosmólogos infieren estos constituyentes porque afectan gravitacionalmente a la materia visible. ¿Pero, podemos construir un detector de objetos cercanos a la Tierra que capture la señal gravitacional de los objetos oscuros que pasan?

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Omar Kardoudi

Si la materia oscura estuviera formada por objetos con la masa de un asteroide, como los agujeros negros primordiales, nuestros telescopios no los detectarían incluso si pasaran cerca de la Tierra. En un reciente estudio, demostré que los observatorios de ondas gravitacionales LIGO-Virgo-KAGRA podrían detectar un objeto oscuro si se mueve cerca de la velocidad de la luz y su masa supera los cien millones de toneladas. Un objeto así cruzaría el radio de la Tierra en dos centésimas de segundo y produciría una señal de marea gravitacional en la banda de frecuencia de LIGO-Virgo-KAGRA. No hace falta decir que hasta el momento no se ha detectado ningún objeto de este tipo.

Dentro de una década, el observatorio espacial LISSA ampliará la detección de ondas gravitacionales al rango de frecuencia entre mili y microhercios y una tensión espacio-temporal más pequeña. Esto marcará el comienzo de una nueva era de sensibilidad a la oscuridad de Objetos cercanos a la Tierra en el rango de masa de los asteroides. También podría abrir la puerta a la detección de Fenómenos Anómalos No Identificados (UAP) gravitacionalmente, que los observatorios del Proyecto Galileo están intentando detectar electromagnéticamente. Los Conjuntos de Temporización de Púlsares (PTA) exploran un rango de frecuencia de unos pocos nanohercios, pero hasta ahora solo eran sensibles al fondo de ondas gravitacionales acumuladas en estas frecuencias, que constituyen el ruido de fondo para la detección de fuentes individuales.

Los detectores de ondas gravitacionales son los telescopios más interesantes del próximo milenio, ya que abrirán la puerta a la detección de objetos que nunca antes habíamos observado. Como mostré en otro reciente estudio, es imposible bloquear o disipar las señales de ondas gravitacionales. Ofrecen el método de comunicación óptimo, detectable a través de la Tierra o el Sol.

Es concebible que civilizaciones tecnológicas extraterrestres se comuniquen mediante señales gravitacionales, y nuestro fracaso hasta ahora en detectarlas se debe a que el SETI tradicional se basaba en la búsqueda de señales electromagnéticas con telescopios tradicionales. De ser así, el silencio que desencadenó la pregunta de Fermi: “¿Dónde están todos?" surge de nuestra ceguera a las señales gravitacionales en la frecuencia apropiada. Los extraterrestres elegirían un canal de comunicación que no interfiera con las frecuencias de las fuentes naturales más fuertes de ondas gravitacionales en el cosmos. Estos son agujeros negros binarios de masa estelar, a los que está sintonizado LIGO-Virgo-KAGRA, así como pares de agujeros negros supermasivos, a los que están sintonizados LISA y PTA. En ese caso, un SETI (búsqueda de inteligencia extraterrestre) gravitacional necesitará desarrollar sensibilidad en otra frecuencia bandas.

El principal desafío a la hora de producir señales gravitacionales detectables es la necesidad de mover grandes masas a altas velocidades. Dentro de un orden de magnitud, la tensión de la onda gravitacional es del orden del potencial gravitacional producido por el transmisor dividido por la velocidad de la luz al cuadrado por el cuadrado de la velocidad característica a la que se mueve su masa en unidades de la velocidad de la luz. A modo de contexto, la tensión de la onda gravitacional producida por la estrella binaria más cercana, Alpha-Centauri A y B, cuando las dos estrellas orbitan entre sí cada 80 años, es solo de orden 10^{-24} y extremadamente difícil de detectar.

Hace cinco años, un equipo dirigido por Marek Abramowicz publicó un estudio sobre la posibilidad de que una civilización tecnológica avanzada recolecte energía del agujero negro supermasivo (4 millones de masa solar) Sagitario A* en el centro de la Vía Láctea y la utilice para comunicarse. Descubrieron que una estructura de la masa de Júpiter situado en la órbita circular estable más interna del agujero negro emitiría una señal de onda gravitacional inequívoca que podría ser observada por LISA.

Tuve el gran placer de unirme recientemente a un equipo de brillantes investigadores llamado “Física aplicada”, dirigido por Gianni Martire, que publicó un artículo novedoso que analiza las perspectivas del SETI gravitacional. El equipo demostró que LIGO es sensible a una nave con la masa de Júpiter que acelera a una fracción de la velocidad de la luz en toda la Vía Láctea o una nave con masa lunar a una distancia de decenas de años luz. Se espera que futuros observatorios de ondas gravitacionales como DECIGO, Cosmic Explorer, el Telescopio Einstein y el Big Bang Observatory (BBO) alcancen sensibilidades que sean al menos dos órdenes de magnitud mejores que LIGO, aumentando el volumen de búsqueda en un factor de un millón.

El SETI gravitacional apuntará a señales que solo pueden ser producidas por civilizaciones altamente desarrolladas. Solo las civilizaciones que alcancen un alto nivel científico y tecnológico notarían las señales. Esto constituye una buena estrategia sigilosa para que las civilizaciones transmisoras eviten a los depredadores que se centran en la fuerza física en lugar de en la ciencia y la tecnología avanzadas. Además, las señales de ondas gravitacionales disminuyen en amplitud inversamente con la distancia desde la fuente en lugar de con la distancia al cuadrado, como es el caso de la intensidad de las señales electromagnéticas. Por último, los sensores de ondas gravitacionales con una amplia sensibilidad espectral también pueden servir como el sistema de alerta definitivo para mitigar el riesgo existencial de los objetos oscuros.

El gran beneficio de los sensores gravitacionales es que las señales gravitacionales son inevitables.