Una ventana totalmente nueva al cosmos inexplorado


Hace poco más de un siglo Albert Einstein presentó al mundo su teoría de la Relatividad General en la cual no solo unía bajo un mismo concepto las ideas del espacio y el tiempo, sino que además asignaba a este espacio-tiempo, un papel mucho más relevante del que hasta entonces disfrutaba.

Según esta teoría el espacio-tiempo no es algo estático sino dinámico, y es la materia y energía las que modifican y alteran su estado, deformándolo de diversas maneras descritas en las ecuaciones de Einstein. Esta nueva visión de la gravitación, y del espacio-tiempo en particular, es normalmente ilustrada con mayor o menor éxito mediante una membrana elástica que se deforma ante la presencia de materia sobre ella. Siguiendo con esta analogía es fácil convencerse a uno mismo que movimientos bruscos u oscilatorios sobre esta membrana darán lugar a pequeñas ondas que se propagarán sobre esta superficie.

Seguramente inspirado por descripciones similares a las descritas anteriormente, pero empleando desarrollos matemáticos rigurosos, es el mismo Einstein quien pocos meses después de la formulación de su nueva teoría predice la existencia de este tipo de ondas, llamadas ondas gravitacionales, en la teoría de la Relatividad General. Estas ondas corresponden a pequeñas perturbaciones del tejido mismo del espacio-tiempo y viajan a la velocidad de la luz.

 Sin embargo, fue claro desde el primer momento que la observación directa de estas ondas no sería una tarea fácil. Su interacción con la materia produce, a su paso, pequeñas modificaciones en la distancia relativa entre los objetos en reposo. Pero esta variación es tan minúsculamente pequeña que parecía prácticamente imposible de detectar. Es por esto que han tenido que pasar más de 100 años y un buen número de físicos de gran talento y dedicación para que hoy podamos decir que finalmente se han detectado.

La colaboración LIGO (siglas en inglés del Observatorio de Interferometría láser de Ondas Gravitacionales) es sin lugar a dudas una obra de arte de la tecnología moderna y el fruto del empuje a lo largo de los varias décadas de un grupo de científicos compuestos por centros de investigación de 15 países distintos, incluido un grupo español en la Universitat de les Illes Balears. La colaboración está compuesta por dos detectores situados en los estados de Louisiana y Washington en los Estados Unidos. Estos detectores utilizan una técnica llamada interferometría para medir mediante láseres la variación increíblemente pequeña de la longitud de los brazos del interferómetro generada por el paso de una onda gravitacional. En cierto sentido, podemos pensar en estos detectores como gigantes oídos que nos permiten registrar las pequeñas vibraciones del espacio-tiempo de la misma manera que escuchamos las vibraciones del aire producidas por un tambor o la cuerda de una guitarra. Es una tarea muy complicada y ha requerido el desarrollo de diversas técnicas para aislar las posibles fuentes de vibraciones terrestres que pudiesen ser confundidas con la señal real producida por una onda gravitacional.

La colaboración LIGO ha hecho público hoy, en simultáneas ruedas de prensa en varias partes de Estados Unidos y Europa, la primera detección de las ondas gravitacionales. La señal encontrada por los experimentos es consistente con la producción de estas ondas por un sistema binario de agujeros negros. Estos agujeros negros parecen tener aproximadamente 30 y 40 veces la masa del Sol (respectivamente) y orbitan uno en torno a otro a unos cuantos cientos de kilómetros de distancia entre ellos y a 1300 millones de años luz de nosotros. Es ciertamente un sistema propicio para la generación de ondas gravitacionales debido a la intensidad del campo gravitatorio y su rápida variación temporal. La pérdida de energía por la producción de estas ondas hace que las órbitas de los agujeros negros sean cada vez más cercanas hasta que acaban por fundirse en un único agujero negro que sigue emitiendo hasta que alcanza un estado estable. Este proceso que siguen los agujeros negros produce una señal característica que podemos discernir entre las múltiples perturbaciones que le llegan al detector en forma de ruido y es esto lo que nos permite asegurar el origen de la señal. En cierto modo es como si nuestro oído tecnológico pudiese distinguir el sonido de un tambor lejano mediante el reconocimiento de su redoble característico en el fondo de un intenso ruido.

Por otro lado, la detección de estas ondas gravitacionales va mucho mas allá de la simple comprobación de la Relatividad General, ya que prácticamente nadie ponía en duda la existencia de este tipo de ondas en la teoría.

El verdadero interés de las observaciones anunciadas hoy es la demostración de la capacidad de detección de un tipo de radiación, la gravitatoria, que se produce en un gran número de procesos tanto astrofísicos como cosmológicos. Esto abre una nueva ventana a un universo totalmente inexplorado hasta ahora ya que nunca antes habíamos sido capaces de «oír» nada de esta manera. Es por esto que el día de hoy marca en cierto sentido el nacimiento de una nueva rama de la Astronomía, la astronomía de ondas gravitacionales, de la cual esperamos aprender muchas cosas sobre objetos astrofísicos que no tienen emisión electromagnética y por lo tanto no han sido «visibles» hasta ahora. 

Por otro lado, si la historia nos ha enseñado algo, es que cada vez que aparece la oportunidad de observar el universo desde una perspectiva distinta nos hemos encontrado siempre sorpresas en forma de objetos y procesos nuevos que no habíamos ni siquiera imaginado. Esperemos que la historia se repita...

El cosmólogo gallego José Juan Blanco Pillado es uno de los pocos que trabajan en este campo en España

Por José Juan Blanco Pillado Ikerbasque Research. Profesor Universidad del País Vasco

Conoce toda nuestra oferta de newsletters

Hemos creado para ti una selección de contenidos para que los recibas cómodamente en tu correo electrónico. Descubre nuestro nuevo servicio.

Votación
6 votos
Comentarios

Una ventana totalmente nueva al cosmos inexplorado