Un superordenador permitirá escuchar el sonido de los agujeros negros

Un superordenador construido por el departamento de física de la Universidad de Siracusa podrá ayudar a detectar e identificar los sonidos celestes provenientes de los agujeros negros. Este superordenador ha sido llamado SUGAR (SU Gravitacional and Relativity Cluster) y muy pronto empezará a recibir grandes cantidades de datos provenientes del Caltech. Estos datos han sido recogidos durante los últimos dos años por el Observatorio de Ondas Gravitacionales (LIGO)

El ensamblaje de SUGAR ha sido dirigido por el profesor asistente de la Universidad de Siracusa Duncan Brown y por físicos del Grupo de Ondas Gravitacionales de la misma Universidad. Este grupo forma parte, a su vez, del LIGO, un iniciativa mundial que trata de detectar ondas gravitacionales.

Las ondas gravitacionales están producidas por eventos violentos en el universo distante, como la colisión de agujeros negros o la explosión de supernovas. Estas ondas se propagan por el universo a la velocidad de la luz.

Albert Einstein ya predijo su existencia en 1916, en su teoría general de la relatividad, pero han tenido que pasar décadas para que los científicos hayan podido desarrollar la tecnología para poder detectarlas. También la teoría del Big Bang implica la formación de ondas gravitacionales en los primeros instantes del Universo.

La construcción de los detectores LIGO fue terminada en 2005, y fueron instalados en Hanford, Washington, y Livingston, en el estado de Lousiana. La duplicidad de observatorios permite identificar falsas detecciones producidas por efectos locales, como pequeñas perturbaciones sísmicas o un fallo instrumental. Tras ser acabados, con una inversión de 365 millones de dólares, han estado dos años probándolos científicamente, y es ahora cuando va a empezar el análisis de los datos obtenidos, mientras la sensibilidad de los detectores es mejorada.

Además de Estados Unidos, otros países están desarrollando proyectos similares, como el detector italo-francés VIRGO, ubicado en Pisa, Italia, el TAMA japonés, ubicado cerca de Tokio, y el GEO, ubicado en Hanóver, Alemania.

Además de estos proyectos, se está trabajando en una misión espacial capaz de detectar las ondas gravitacionales desde el propio espacio. Con ello, se evitarían las distorsiones causadas por la Tierra. El proyecto se llama LISA (Laser Interferometer Space Antenna) y en él trabajan la NASA y la ESA. Su lanzamiento se prevé para el año 2010. Se espera que este observatorio espacial tenga una mayor sensibilidad y la capacidad de estudiar los objetos emisores de ondas de gravedad.

Cómo suena un agujero negro

Antes de que los científicos puedan aislar el sonido de un agujero negro a partir de los datos obtenidos por el LIGO, han de imaginar cómo suena un agujero negro. En este punto es donde la teoría de Einstein se fundamental. Trabajando codo con codo con sus colegas del Simulating eXtreme Spacetimes (SXS), Brown usará toda la potencia del superordenador SUGAR junto a las ecuaciones de Einstein para crear modelos de patrones de onda gravitacional resultantes del choque de dos agujeros negros.

Los agujeros negros son campos gravitacionales masivos en el universo generados a partir del colapso de estrellas gigantes. Dado que los agujeros negros tienen la propiedad de absorber la luz, no pueden ser estudiados usando telescopios u otros instrumentos basados en ondas de luz. Por eso, los científicos creen que podrán aprender más de este fenómeno si son capaces de escuchar las ondas gravitacionales.

“Buscar ondas gravitacionales es como escuchar el universo”, comenta Brown en un comunicado de la universidad. “Diferentes tipos de eventos crean patrones diferentes de onda. Lo que queremos hacer es extraer un patrón de onda (un sonido especial) para compararlo con todos los sonidos detectados por LIGO”.

80 ordenadores

Analizar los datos sobre los modelos creados requiere una enorme potencia de computación y una gran capacidad de almacenamiento. SUGAR es la suma de 80 ordenadores compuestos por 320 CPUS y una memoria RAM de 640 Gigabytes. Asimismo, tiene un espacio en disco de 96 terabytes (una unidad de medida informática cuyo símbolo es el TB, y puede equivalerse a 2^40 o 10^12 bytes) donde poder almacenar los datos de LIGO.

Por otro lado, para transferir los datos entre Caltech y la Universidad de Siracusa ha sido necesaria una red de fibra óptica de alta velocidad. Para llevar a cabo esto, el ITS (Information Technologies and Services) de la universidad ha colaborado con la empresa NYSERNet para construir un recorrido especial para los datos de LIGO en la red de fibra óptica de alta velocidad que atravesará los Estados Unidos, de Nueva York a California.

Se espera que tanto el superordenador como la red de alta velocidad estén funcionando a lo largo de este mes. Una vez que los datos sean transferidos a la Universidad de Siracusa, Brown y su equipo podrá empezar a “escuchar” esta “sinfonía cósmica”.