¿Qué son las ondas gravitacionales?

La observación directa del fenómeno predicho por Einstein en 1916 puede ayudar a iluminar una gran parte del universo que hasta ahora permanecía oculta para la ciencia


En 1916 Albert Einstein también predijo la existencia de ondas gravitacionales, perturbaciones que provocan los cuerpos en el tejido espacio-temporal. Cuando lanzamos una piedra al mar genera unas ondas que se propagan y que siguen haciéndolo a pesar de que la piedra esté en el fondo. Según el científico alemán la gravedad hace lo mismo con los objetos en el espacio. Pero a pesar de que todos los cuerpos deforman el espacio solo es posible encontrar ondas producidas por objetos con gravedad muy intensa, como los agujeros negros, o que se muevan rápido. Además esas ondas proceden de lugares tan remotos que llegan extremadamente débiles y es muy difícil de detectar. Suele decirse que dar con ellas es mucho más complicado que tratar de escuchar un susurro emitido a una distancia de varios metros en medio de un concierto ruidoso.

Las ondas gravitatorias han sido una prioridad para la ciencia a lo largo del último siglo ya que era la última pieza que faltaba para completar la Relatividad General y, además, no dar con ellas podría acabar siendo un verdadero problema, hasta tal punto de tener que revisar la Teoría. En 1974 fueron detectadas de forma indirecta por los astrofísicos Russell Alan Hulse y Joseph Hooton Taylor Jr. a partir de la observación de un púlsar binario que les permitió ganar el Nobel en 1993.

El físico Javier Mas explica qué es una onda gravitacional

A pesar de la búsqueda incansable y de la aparición de instrumentos más precisos, la ciencia nunca había sido capaz de detectarlas de forma directa, hasta ahora. El experimento LIGO de Estados Unidos, que fue creado en 1984, entre otros por el físico Kip Thorne, ha dado con ellas. Thorne es una de las voces más autorizadas en temas de gravitación y asesor científico de Interstellar. Su participación en el largometraje permitió diseñar Gargantúa, el agujero negro más real no solo de la historia del cine sino también de la ciencia. Por cierto, no es casualidad que el anuncio haya sido un jueves. Einstein presentó su teoría el jueves 25 de noviembre después de realizar cuatro charlas ese día de la semana durante todo ese mes en la Academia Prusiana de las Ciencias de Berlín.

Observatorio  de ondas gravitacionales Ligo en Luisiana, en Estados Unidos.
Observatorio de ondas gravitacionales Ligo en Luisiana, en Estados Unidos.

¿Pero cómo se puede captar una onda gravitacional? Si los cuerpos perturban el espacio que hay a su alrededor, tal y como dijo Einstein, entonces este puede estirarse o encogerse. Bajo esta premisa, midiendo el tiempo que tarda la luz (que es universal e insuperable) en alcanzar dos objetos, es posible detectar esas perturbaciones.

La detección de las ondas gravitacionales se ha convertido en uno de los hitos científicos más importantes del siglo XXI que con toda seguridad permitirá a sus descubridores ganar el Nobel de Física. Supondrá encajar por fin la última pieza del puzle de Relatividad General justo un siglo después de haber sido formulada por un hombre que inició una revolución en 1905 desde una oficina de patentes, haciéndose preguntas que parecían estúpidas pero que acabaron siendo las correctas. Einstein siempre dijo que no tenía una inteligencia notable, solo una curiosidad incurable.

Además el descubrimiento podría abrir puertas que hasta ahora permanecían cerradas. «Las ondas gravitacionales pueden ser una manera alternativa de 'ver' el universo. Sólo las interacciones electromagnética y gravitatoria pueden viajar, a priori, a grandes distancias. Hasta ahora hemos vivido con la limitación de escrutar el universo a través de las ondas electromagnéticas (luz visible e invisible, como los Rayos x o el infrarrojo). Si pudiéramos detectar eficientemente ondas gravitacionales tendríamos una imagen alternativa que nos serviría para 'ver' fenómenos que, de otro modo, resultan invisibles, como la fusión de dos agujeros negros» explica José Edelstein, físico teórico de la Universidad de Santiago.

El 20 % del universo no emite ningún tipo de luz. Es decir, un porcentaje muy alto es completamente inaccesible para nosotros. Pero las ondas gravitacionales pueden permitir a la ciencia librarse del velo que la tapaba y empezar a observar lo que antes no podía. «Por ejemplo, la luz no nos deja ir más allá de los 380 mil años de edad del universo. Las ondas gravitacionales, en principio, sí», termina Edelstein. Y piensen que cada vez que se accede a nuevos horizontes suelen producirse increíbles descubrimientos.

La Teoría de la Relatividad

En noviembre de 1915 Albert Einstein presentó en Berlín la Teoría General de la Relatividad, la nueva tesis sobre la gravedad, que renovaba la física de Isaac Newton. La gravedad dejaba de ser una fuerza para convertirse en una consecuencia de la curvatura del espacio. La Luna no orbita alrededor de la Tierra por efecto de una fuerza de atracción, como creía el científico inglés, sino porque el planeta deforma el espacio que lo rodea. Por tanto, el satélite no siente ninguna fuerza, solo está tratando de ser lo más eficiente posible para alcanzar dos puntos. Sin la Tierra eso sería mediante una línea recta pero con ella es a través de una órbita circular. Lo que conocemos como gravedad, que provoca que las cosas caigan, no es más que el recorrido que realizan los cuerpos al cruzar la geometría curvada.

La teoría centenaria llevaba implícita una serie de predicciones. Las ecuaciones le decían a Einstein que si los cuerpos deforman el espacio, entonces algunos objetos muy masivos podrían generar una curvatura infinita, de la cual ni siquiera la luz podría escapar. Esa idea le pareció una locura y echó la culpa a las matemáticas. Pensó que no podría haber tal cosa en el universo. Pero se equivocaba porque sí que existen, nosotros los llamamos agujeros negros y son los objetos más misteriosos del Cosmos. Nada se sabe más allá de la región conocida como Horizonte de Sucesos. Ni la Relatividad General ni la Mecánica Cuántica, que explican muy bien la naturaleza, pueden decir qué ocurre dentro de un agujero negro.

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