Entendiendo Einstein@home

Daremos una mirada al programa de computación distribuida Einstein@home, que está realizando la búsqueda de radiación gravitacional con más de 70 teraflops de poder computacional, sobrepasando otros recursos computacionales disponibles.

Einstein@home comenzó durante El Año de Física Mundial del 2005, cuando, en conmemoración del aniversario Nº 100 annus mirabilis, la Sociedad de Física Americana instigó un número de esfuerzos de divulgación, creando en la fascinación del público todo lo relacionado con Einstein, incluyendo las ideas revolucionarias sobre la gravedad.

Einstein@home se centra en la búsqueda de ondas gravitaciones provenientes de estrellas ultra densas y con una rotación rapidísima, llamadas púlsares. Los púlsares se forman cuando estrellas normales colapsan bajo su propia gravedad. Contienen la masa del Sol en una esfera de sólo 10 km de radio, cuya área es más pequeña que una ciudad promedio, correspondiente a más de 10 billones de veces la densidad del plomo.  Ellos giran a frecuencias de cientos de veces por segundo, hacia los 38.500 Revoluciones por minuto (RPM).

De acuerdo a la Teoría General de Relatividad de Einstein, un púlsar que no es perfectamente redondo actúa como un generador de ondas gravitaciones, generando ondas en la fábrica del espacio-tiempo. Estas ondas gravitacionales se mueven fuera de la estrella en todas direcciones a la velocidad de la luz, eventualmente alcanzando la Tierra. Un puñado de proyectos internacionales buscan medir ese transcurso.

Dos de estos proyectos, uno de Estados Unidos (LIGO) y una colaboración Británica y Alemana (GEO600) están operando varios detectores bajo el auspicio de la Colaboración Científica LIGO (LSC). Los detectores son diseñados para capturar ondas gravitacionales de uno de los cuatro tipos principales de fuentes: agujeros negros o estrellas de neutrones, explosiones de supernovas, un fondo estocástico global y púlsares. Einstein@home está diseñado para buscar ondas de este último tipo: púlsares. Claro, estos proyectos y Einstein@home pueden descubrir algo nuevo e inesperado!.

LIGO y GEO600 usan detectores, conocidos como interferómetros, que actúan como dispositivos de búsqueda gigantes. En vez de marcar distancias a lo largo de la superficie de la Tierra, como lo hacen las herramientas de reconocimiento convencionales, el interferómetro marca espacio y tiempo usando una luz láser, que viaja a lo largo de sus brazos perpendiculares a la escala de kilómetros. Dentro de los instrumentos un espejo semi-transparente divide la luz láser por la mitad. Cada mitad recorre un brazo del interferómetro. Un patrón de interferencia, lo cual es una serie de bandas claras y oscuras llamadas  franjas fringes, que se forman en la unión de los brazos donde los rayos se recombinan siguiendo su reflejo de los espejos al final de los caminos. Las ondas gravitacionales  estirarán y encogerán el espacio alternadamente a lo largo de los brazos, en pequeñas cantidades, llevando los espejos suspendidos a lo largo del camino, causando un viaje de luz redondo hacia los brazos para oscilar a la frecuencia de la onda. Esto imprimirá pequeñas oscilaciones en la posición de las franjas para que puedan ser medidas como pequeños cambios en el brillo de la luz en una ubicación fija dentro del patrón de interferencia.

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