Las ondas gravitacionales, una de las predicciones más importantes de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein formulada hace 100 años, se detectaron por primera vez de manera directa el pasado 14 de septiembre de 2015.
Sin embargo, el anuncio oficial sobre este hallazgo se dio a conocer el pasado 11 de febrero por científicos del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser, LIGO), en una multitudinaria conferencia en Washington.
Aunque gracias a R. A. Hulse y J. H. Taylor se disponía de evidencias indirectas desde 1974, el descubrimiento ahora conocido supone la primera detección directa de este tipo de ondas.
Las ondas gravitacionales detectadas han sido producidas en la colisión de dos agujeros negros situados a más de mil millones de años luz de la Tierra. Dicha colisión habría generado una perturbación del espacio-tiempo que, de acuerdo con la Teoría de la Relatividad General, se habría propagado hasta nosotros a la velocidad de la luz en forma de onda de deformación del propio espacio.
Los dos detectores de LIGO situados en Estados Unidos han localizado la señal con un espectro consistente con las predicciones de la teoría propuesta por Einstein.
Detectores
Los detectores están formados por dos interferómetros láser, separados por una distancia de tres mil kilómetros y cuyos brazos son tubos de vacío de varios kilómetros de longitud.
El uso de dos detectores separados es fundamental para poder suprimir el ruido que constituye el principal problema en este tipo de técnica.
Cuando una onda gravitatoria atraviesa uno de estos detectores genera un cambio minúsculo en la longitud del brazo detector que, sin embargo, esta tecnología ha sido capaz de localizar. Este descubrimiento no solamente supone una confirmación de la teoría de gravitación de Einstein, que predice que las masas deforman tanto el espacio —cambian las longitudes de los objetos próximos a ellas— como el tiempo —hacen que los relojes avancen más despacio—–, sino que además abre una nueva ventana a la observación del Universo.
Para comprender la importancia del hallazgo Vértigo entrevistó al doctor Tonatiuh Matos Chassin, investigador del Departamento de Física del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Cinvestav).
“El descubrimiento es verdaderamente impresionante porque abre una nueva ventana para poder observar el Universo, el cual funciona sobre todo con fuerzas gravitacionales. La gravedad está en todas partes y hasta ahora nunca lo hemos visto con su verdadera fuerza, que es la fuerza gravitacional, sino solamente lo hemos observado con ondas electromagnéticas, las cuales serían ondas de radio, infrarrojas, la luz visible e inclusive los rayos X o los rayos gama; pero ahora comenzaremos a mirarlo con ondas gravitacionales, que son las verdaderas formadoras del Universo”.
Esto nos da perspectivas, añade el especialista, para “ver su mismo origen o regiones cercanas a un hoyo negro u observar cómo chocan dos pulsares. Inclusive es muy probable que en un futuro podamos ver con estas ondas la materia oscura, la energía oscura, que son en este momento las dos incógnitas que tiene la ciencia”.
Origen
Con esta calificada nueva rama de la Astronomía se podrán estudiar a detalle objetos ya conocidos del espacio y otros inimaginables.
Esto se debe a que hasta ahora los objetos del espacio se habían podido estudiar solo con ondas electromagnéticas, es decir, con la radiación que emitían. Pero los objetos también emiten estas perturbaciones que se acaban de detectar, por lo que a partir de ahora los físicos podrán mirar los objetos con las ondas electromagnéticas y escucharlos con las gravitacionales.
—¿Cuál es entonces su alcance?
—Con las ondas electromagnéticas podemos ver el Universo después de casi 600 mil años, que es cuando los fotones, en este caso la luz, se desprende de la interacción de los electrones, que es la última interacción que se tiene y quedan libres.
Esta fotografía ya se logró con una resolución impresionante. El año pasado se obtuvo desde el satélite Planck. No obstante, con las ondas gravitacionales podremos ver más allá: podremos observar hasta casi el origen del Universo, cuando tan solo tenía un segundo de edad.
La información que podemos tener con ellas es fantástica. Si bien aún no contamos con la tecnología para hacerlo, el haberlas descubierto nos abre definitivamente la ventana para poder investigar en esa dirección y seguro que en los próximos 20 o 30 años podremos estar viendo cosas maravillosas.
A diferencia de las ondas electromagnéticas, las gravitacionales no son absorbidas ni reflejadas por la materia, por lo que pueden viajar directamente desde la fuente hasta nosotros y, de esta forma, podrán proporcionar información valiosísima de procesos astrofísicos y cosmológicos lejanos.
—¿Ofrecen las ondas gravitacionales otras aplicaciones futuras?
—Considero que su aplicación más intensa será en las ciencias básicas. De eso no hay ninguna duda. Lo que hay que reconocer es que siempre que hemos visto una región nueva del Universo siempre nos llevamos una sorpresa.
El problema está en que no tenemos ahora la tecnología para que las ondas gravitacionales nos den esta información, porque todavía falta mucho.
De manera indirecta, lo que nos están proporcionando estas tecnologías es un desarrollo en el proceso de identificar ruidos, porque hay que quitar muchísimo ruido y detectar cosas extremada e impresionantemente pequeñas.
La onda gravitacional que llegó, explica, es diez a la menos 21 veces el tamaño del interferómetro; es decir, un tamaño mucho más pequeño que el átomo de hidrógeno.
Esto es solo para poner como ejemplo las cosas que se están detectando y ello habla de una tecnología impresionante, no solamente de cómputo sino también de interferometría, de vacío, de exactitud y de muchas otras cosas. Y eso seguramente se utilizará en otras cosas en unos cuantos años.
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