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Artículo divulgativo para el suplemento dominical “El Zoco” de Diario Córdoba
Edición del 21 de febrero de 2016
Las ondas gravitatorias existen
El 14 de septiembre de 2015, exactamente a las 11:51 de la mañana siguiendo el horario de la España peninsular, los dos interferómetros en funcionamiento del experimento LIGO hicieron sonar alarmas en todo el equipo científico de este proyecto, que está repartido por todo el mundo. Una señal procedente del espacio profundo había sido detectada. Bajo un estricto secreto, un millar de científicos se afanaron en analizar los datos. Todos los indicios apuntaban a que era una señal verdadera que confirmaba que el último detalle que quedaba por demostrar de la Teoria de la Relatividad General, enunciada por el famoso físico Albert Einstein en noviembre de 1915, era cierto. El rumor fue creciendo entre los astrofísicos y los físicos teóricos, quienes durante los últimos meses de 2015 escuchaban aquí y allá que esto era así. El pasado jueves 11 de febrero, con gran expectación y durante una multitudinaria rueda de prensa en la ciudad de Washington (EE.UU.), los científicos líderes de LIGO anunciaron a la comunidad internacional que habían detectado por primera vez de manera inequívoca la señal de las ondas gravitatorias.
¿Qué es una “onda gravitatoria”? Según la Teoría de la Relatividad General de Einstein el continuo espacio-tiempo (no se puede entender una cosa sin la otra) está definido por su geometría. Son los movimientos de masa y energía de las partículas en él (estrellas, galaxias, cúmulos de galaxias) los que modifican dicha geometría pero, a su vez, ésta impone a las partículas como moverse. Esto es, la geometría del espacio-tiempo está constantemente cambiando. En casos extremos, por ejemplo si existen dos objetos muy masivos (dos agujeros negros) y cercanos que orbitan entre sí, la variación del espacio-tiempo va a modificarse de forma periódica según los dos cuerpos giran una y otra vez uno en torno al otro. Escrito en forma matemática estas variaciones tienen forma ondulatoria, y así recibieron el nombre de ondas gravitatorias. La predicción de la existencia de ondas gravitatorias se hizo en 1916, aunque no se empezaron a estudiar en serio hasta finales de los años 30 del siglo XX. Para finales de siglo era la única predicción de la Relatividad General que no estaba probada.
Aquí es donde entra el experimento LIGO, acrónimo de “Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory” (Observatorio de ondas gravitatorias con interferómetro láser”), y que ha llevado casi 40 años de preparación. En realidad no se trata de un observatorio astronómico sino de un experimento muy complejo de Física donde un láser desdoblado en dos haces perpendiculares recorre dos brazos de 4 km exactos para volver a unirse (“interferir”, de ahí lo de “interferómetro”) y producir una señal. La precisión de cada brazo es asombrosa: son 4 kilómetros medidos con una precisión que es 10000 veces inferior al tamaño del protón (esto son 0.000 000 000 000 000 841 metros). Así, cada interferómetro de LIGO (hay 5 repartidos por todo el mundo, pero sólo los dos de Estados Unidos están en funcionamiento) es capaz de medir cualquier variación en el espacio con extrema precisión. Si el espacio se deforma en una dirección pero no en la perpendicular (lo que se espera si una onda gravitatoria pasara por allí) la señal de interferencia varía. Si esta variación puede modelarse usando las ecuaciones de la Relatividad General significaría que, en efecto, LIGO ha detectado una onda gravitatoria.
Y eso fue lo que pasó el pasado septiembre: la señal de interferencia observada por LIGO y que sólo duró 0.1 segundos es perfectamente reproducida por la fusión de dos agujeros negros, de 29 y 36 veces la masa del Sol, localizados a 1300 millones de años luz de nosotros, que crean un agujero negro de 62 veces la masa del Sol. Las 3 masas solares restantes se han convertido en energía, que se propaga en el espacio a la velocidad de la luz convertida en ondas gravitatorias. La detección de ondas gravitatorias también ha confirmado definitivamente que los agujeros negros existen (aún algunos científicos los cuestionaban). Las implicaciones de este hallazgo son aún inimaginables. Por el momento, lo más importante para los astrofísicos es que LIGO abre una ventana completamente nueva a la hora de entender el Universo, permitiendo observar fenómenos violentos y extremos como agujeros negros y púlsares, o incluso “escuchar” el propio Big Bang, llegando más allá de donde el análisis de la luz que nos llega del Universo sirve.
Imagen: Explicación de cómo se generan las ondas gravitatorias como fusión de dos agujeros negros y su detección en el instrumento LIGO. Crédito: Crédito: Caltech/MIT/LIGO Lab.
Dr. Ángel R. López-Sánchez
Astrofísico y Divulgador Científico
Australian Astronomical Observatory / Macquarie University (Sydney, Australia)
Agrupación Astronómica de Córdoba / Red Astronómica de Andalucía
El Lobo Rayado: http://angelrls.blogalia.com
El autor, astrofísico cordobés en Australian Astronomical Observatory / Macquarie University y miembro de la Agrupación Astronómica de Córdoba, escribe regularmente en el blog ‘El Lobo Rayado’ en la dirección de internet http://angelrls.blogalia.com. Puedes seguirlo en Twitter en @El_Lobo_Rayado.