El descubrimiento de ondas gravitacionales revoluciona la ciencia

Cinco preguntas que te estás haciendo sobre las olas gravitacionales

En otras entradas ya hablamos sobre estrellamotos y magnetares, fenómenos muy violentos en el cosmos que producen gigantescas convulsiones en el continuo espacio tiempo. La energía que genera en forma de rayos gamma, rayos X u ondas gravitacionales es tan potente que de producirse en cualquier lugar cercano a la Tierra (a unos 10 años luz, por ejemplo), exterminaría toda posibilidad de vida.

Las recientemente detectadas ondas gravitacionales suponen uno de los grandes hallazgos de la ciencia del que apenas podemos columbrar cómo transformarán la vida humana.

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Qué son las ondas gravitacionales

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Los púlsares generan ondas gravitacionales según la teoría general de la relatividad. Swinburne Astronomy Producciones

De la misma forma que arrojamos una piedra a un estanque generando ondas en el agua, en el continuo espacio-tiempo del universo, un fenómeno tan violento como el choque de dos agujeros negros, dejaría un rastro de ondas en forma de cataclismo tan potente que deformaría la urdimbre del universo formando las llamadas ondas gravitacionales.

Hace 100 años, Albert Einstein predijo su existencia en la Teoría General de la Relatividad, pero también dedujo que un fenómeno capaz de generar ondas gravitacionales nos llegaría tan débil y se encontraría tan lejos que seríamos incapaces de detectarlo.

Un siglo después se detectan las ondas gravitacionales

Ha tenido que transcurrir un siglo para que se realizará el ya muy esperado anuncio: "Señoras y señores, hemos detectado las ondas gravitacionales. Lo hemos conseguido". El director ejecutivo del proyecto LIGO, David Reitze, lo confirmó el día 11 de febrero de 2016 en una conferencia de prensa que tuvo lugar en Washington, el suyo y el resto de descubridores sonarán pronto para el Premio Nobel.

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Cómo se han descubierto las ondas gravitacionales

Rastro de ondas gravitacionales
Gráficos que muestran las señales de ondas gravitacionales en los observatorios gemelos LIGO en Livingston, Louisiana, y Hanford, Washington. LIGO

La existencia de ondas gravitacionales y la posibilidad de medirlas quedó demostrada por Joseph Taylor Jr. y Russell Hulse en 1974 lo que les valió el Premio Nobel de Física en 1993. Pero no se pudieron detectar hasta el 14 de septiembre de 2015, una fecha que ya forma parte de la historia de la ciencia.

La detección ha sido posible gracias a una sofisticada combinación de ingeniería y ciencia, dirigida por el astrofísico David Reitze y plasmada en el proyecto LIGO en el que destacan los dos observatorios de Estados Unidos ubicados en Livingston, Louisiana, y en Hanford, Washington.

Ya desde su primer turno de observación, recogieron la señal gravitatoria generada como consecuencia del choque de dos agujeros negros.

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Qué produjo las ondas gravitacionales

Choque de dos agujeros negros
Simulación por ordenador de la colisión de dos agujeros negros que han producido las ondas gravitacionales detectadas. SXS

El acontecimiento que produjo las ondas gravitacionales sobre el tejido del espacio-tiempo tiene su origen en el choque de dos agujeros negros supermasivos (29 y 36 veces la masa del Sol) que sucedió hace más de 1 millón de años (a 1 470 millones de años luz).

Durante la última fracción de segundo, los dos agujeros negros chocan a la mitad de la velocidad de la luz y una parte de este nuevo super agujero negro (la masa de tres soles) se convierte en una tormenta breve, pero intensa de energía poderosísima, 50 veces más potente que la luz que emite todo el universo en su conjunto.

Las ondas que esta piedra de energía produce en el lago del espacio-tiempo se expanden por el universo y pueden ser detectadas como ocurrió en septiembre de 2015, gracias a LIGO.

En este momento que solo dura una milésimas de segundo, el tiempo se acelera y retrasa y el espacio se estira y contrae de forma muy violenta. El espacio tiempo se deforma de tal manera que se podría viajar en el tiempo, asegura Kip Thorne.

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Qué importancia tiene el descubrimiento de las ondas gravitacionales

Equipo de control de Hanford
Científicos e ingenieros en la sala de control LIGO Hanford el 3 de diciembre de 2014. Laboratorio Caltech / MIT / LIGO

Tras el comunicado que certifica el descubrimiento de ondas gravitacionales, uno de los impulsores del proyecto Kip Thorne, señalaba: "Con este descubrimiento, los seres humanos se han embarcado en una nueva búsqueda maravillosa: la de explorar el lado retorcido del universo, los objetos y fenómenos que están hechos de espacio-tiempo deformado. La colisión de agujeros negros y las ondas gravitacionales son nuestros primeros y hermosos ejemplos".

Los físicos se encuentran en un estado febril de trabajo como hacía muchos años que no se advertía. Las posibilidades y campos que se abren, no solo astrofísicos, que se despliegan ante este descubrimiento ahora no pueden ser valorados, pero valga entender, como un símil, lo que significó para nuestro mundo el hallazgo del electromagnetismo: radio, televisión, telefonía, rayos X y muchos otros aspectos que siguen modelando un nuevo mundo.

Un nuevo tipo de radiación

En palabras del científico que impulsó el proyecto LIGO, Kip Thorne de Caltech, en una entrevista concedida a El País: "Lo más importante es que se abre la observación humana a un nuevo tipo de radiación. Todo lo que hemos hecho hasta ahora esencialmente se basa en ondas electromagnéticas. Ahora accedemos a otro tipo de radiación completamente nuevo".

Ahora toca aprender los distintos tipos de ondas gravitacionales, cada una con diferente periodo de oscilación y poco a poco iremos aprendiendo aspectos nuevos y diferentes del universo.

Es posible que dentro de cincuenta años hayamos aprendido a manejar el espacio tiempo como ahora utilizamos el universo de radiación electromagnética que nos rodea. Y quién sabe si próximas generaciones no verán máquinas del tiempo, teseractos, multiversos...

LIGO en Livingston
Observatorio detector de ondas gravitacionales LIGO en Livingston. Laboratorio Caltech / MIT / LIGO

Las siglas LIGO corresponden a Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (Observatorio de Interferometría láser de Ondas Gravitacionales), un sistema para detectar las ondas gravitacionales propuesto en la década de 1980 por Rainer Weiss. En el proyecto estaban implicados científicos de la categoría de Richard P. Feynman o Kip Thorne.

El descubrimiento se basa en los datos recogidos por dos detectores gemelos ubicados en Livingston, Louisiana, y Hanford, Washington, EE.UU. Estos observatorios, de 4 km de largo, son capaces de detectar oscilaciones en los espejos de la diezmilésima parte de un protón (10-19 m). Sigue leyendo »