Un trabajo liderado por investigadores del Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE), la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y la Universidad de Valencia (UV), investiga la posible existencia de asimetrías en el universo a través del análisis del sentido giratorio de las fusiones de agujeros negros. El artículo acaba de publicarse en la revista científica Physical Review Letters, una de las más prestigiosas del mundo en el ámbito de la física, y abre una puerta para investigar a fondo la posibilidad de que exista algún desequilibrio en la dirección de giro de estos eventos, uno de los fenómenos más violentos que se producen en el cosmos, causado por una asimetría del Universo a gran escala.
El Principio Cosmológico, a prueba
La cosmología moderna postula que, observado a gran escala, el universo debe ser homogéneo e isótropo. Es decir, sus propiedades no dependen ni del punto desde el que lo observemos ni de en qué dirección lo hagamos. Esto implica que tampoco deberían existir un balance entre objetos que giren “a derechas” y “a izquierdas”, lo que se conoce como simetría “espejo”. En los últimos años, numerosas investigaciones en el campo de la cosmología han intentado encontrar grietas en este “espejo” buscando evidencias de posibles asimetrías y desequilibrios.
En este caso, el trabajo del equipo liderado por Juan Calderón Bustillo, investigador del programa Ramón y Cajal en el IGFAE, centro mixto de la Universidade de Santiago de Compostela y la Xunta de Galicia ha utilizado datos de 47 fusiones de agujeros negros observadas por los detectores de ondas gravitacionales LIGO y Virgo. Con estos datos, se ha intentado verificar si las ondas gravitacionales producidas por estas fusiones preservan, o no, la simetría espejo a gran escala.
Juan Calderón Bustillo (IGFAE) y Nicolás Sanchis Gual (Universitat de València), dos de los autores del artículo. Foto: IGFAE.
Golpear con efecto un balón de fútbol
Para explicar el estudio, Juan Calderón recurre a una analogía futbolística: “Cuando golpeas el balón con la parte interior del pie derecho (con ‘rosca’), el balón rota en sentido contrario a las agujas del reloj mientras viaja por el aire”. Sin embargo, en determinadas ocasiones, se utiliza como recurso el golpeo con la parte exterior del pie (la técnica conocida como ‘trivela’ que ejecutan con maestría jugadores como Lamine Yamal o Luka Modric). En este caso, el balón comienza a rotar en sentido contrario.
“El golpeo de interior es el más habitual en el fútbol, ya que facilita el control de la trayectoria del balón, lo que hace que haya muchos más balones girando en un sentido que en el otro, creando una asimetría”, destaca Calderón.
De modo similar, “si pensamos en un partido de fútbol cósmico en el que los pases que se observan son las fusiones de agujeros negros, podremos ver eventos que giran en el sentido de las agujas del reloj, o en el sentido contrario”, comenta Adrián del Río, investigador del programa César Nombela en la Universidad Carlos III y co-autor del artículo. “Pero si el Universo es realmente neutral, como sostienen los datos, no debería haber desequilibrios; es decir, existiría la misma proporción de agujeros negros en el sentido de las agujas del reloj y en sentido contrario”.
El estudio que acaba de publicarse apunta que, por ahora, esta simetría se mantiene. “Aunque los datos apoyan la idea de un Universo equilibrado, aún es pronto para afirmarlo, ya que nuestra estadística es muy limitada”, apunta Nicolás Sanchis Gual, investigador Ramón y Cajal en la Universidad de Valencia y co-autor del trabajo. En el futuro, a medida que observemos más y más fusiones de agujeros negros, podremos medir con precisión si realmente el Universo es un “árbitro neutral” entre estos dos equipos.
La búsqueda de la asimetría continúa
Sin embargo, la historia de la física ofrece motivos de sobra para dudar. Tal y como recuerda Juan Calderón, el famoso experimento realizado en los años 50 del siglo XX por el equipo de la física Chien-Shiung Wu, a partir de las predicciones teóricas de Tsung-Dao Lee y Chen-Ning Yang, “descubrió que los electrones procedentes de desintegraciones atómicas mostraban preferencia por una dirección de espín “a derechas”, lo que reveló una asimetría en la fuerza débil que rige dichas desintegraciones”. Este hallazgo, que contradecía las leyes de conservación de la paridad en la interacción débil, supuso uno de los hitos de la física de partículas y nuclear de la segunda mitad del siglo pasado.
En esta misma línea, según apunta Adrián del Río, “as ecuaciones de la gravedad de Einstein, que rigen el cosmos a gran escala, permiten en principio que por cada objeto rotando a derechas haya otro a izquierdas, pero no requieren que el Universo contenga exactamente las mismas proporciones. Este trabajo pretende explorar si la gravedad tiene ‘preferencias ocultas’”. Es, por tanto, sólo el comienzo de un apasionante viaje para poner a prueba una de las propiedades más profundas del Universo. “Este partido de fútbol cósmico aún no ha terminado”, concluye Calderón.
