ONDAS GRAVITACIONALES: TEORÍA GENERAL DE LA RELATIVIDAD

ONDAS GRAVITACIONALES: TEORÍA GENERAL DE LA RELATIVIDAD

Representación de la colisión de dos agujeros negros / Caltech y Universidad Cornell

La última gran predicción de Albert Einstein sobre el universo puede estar a punto de confirmarse. Esa al menos es la sensación entre buena parte de la comunidad científica especializada en ondas gravitacionales, curvas en el espacio-tiempo generadas por los fenómenos más violentos del cosmos. Su existencia es una consecuencia natural de la teoría general de la relatividad y así lo explicó Einstein en 1916. Un siglo después, nadie ha conseguido demostrar que tenía razón (ni tampoco lo contrario).

En un tuit enviado ayer, el físico teórico Lawrence Krauss, de la Universidad Estatal de Arizona, anunció que las ondas gravitacionales habrían sido captadas por primera vez por el experimento LIGO, en EE UU. “Mi rumor sobre LIGO ha sido confirmado por fuentes independientes”, escribió el científico, que no forma parte de la colaboración entre universidades y centros investigación a cargo de este megaproyecto de la física.

La predicción de Krauss no tiene confirmación oficial. Sin embargo la comunidad científica lleva esperando un anuncio como este desde hace meses. Esto se debe en gran parte a que LIGO ha aumentado recientemente su sensibilidad.

En juego está uno de los hallazgos más importantes que pueden hacerse en física. Los astrónomos, la humanidad, ganaría un sentido más para observar el cosmos gracias a estas ondas. Hasta ahora nuestra única guía en el cosmos ha sido la luz. Las ondas de gravedad permitirían escuchar al universo por primera vez y lograrlo bien merece un Premio Nobel.

Las ondas gravitacionales son resultado de los mayores cataclismos del universo, por ejemplo la colisión de dos agujeros negros. Hasta ahora estos eventos han sucedido tan lejos que las ondas que producen, muy atenuadas, son indetectables cuando llegan a la Tierra. Hace unas semanas, Kip Thorne, experto en agujeros negros y uno de los padres de LIGO, explicó a Materia por qué hay tantas expectativas puestas en este experimento. “Estos detectores [...] son tan sensibles que pueden captar un choque de agujeros negros a 1.000 millones de años luz de la Tierra, es decir, un décimo de la distancia hasta el límite del universo observable”, y añadía: “Si tenemos suerte, captaremos algo en la primera búsqueda”. Esa primera tanda de observaciones termina precisamente hoy.

Hasta ahora nuestra única guía en el cosmos ha sido la luz. Las ondas de gravedad permitirían 'escuchar' al universo por primera vez

LIGO es una tela de araña de tecnología punta. Sus hilos son de luz láser y estos se encuentran en dos detectores separados por más de 3.000 kilómetros, uno en el estado de Washington y otro en Luisiana. Si las ondas gravitacionales atraviesan la zona de observación, el haz de luz modificaría ligeramente su posición, lo que permitiría detectarlas. El pasado septiembre el experimento comenzó a tomar datos después de una importante renovación para aumentar su sensibilidad. Tenía previsto parar en diciembre, pero algo hizo que sus responsables lo hayan mantenido en marcha. Y lo han hecho justo hasta hoy, cuando oficialmente termina la recogida de datos en este primer run, o tanda de observaciones.

El rumor de Krauss no puede ser más oportuno, pero, por ahora, no es más que eso. Gabriela González, investigadora de la Universidad Estatal de Luisiana y portavoz de LIGO, ha dicho que la recogida de datos aún está en marcha y que por ahora no hay ningún descubrimiento que anunciar. “Nos lleva tiempo analizar, interpretar y revisar los resultados”, ha dicho en declaraciones a The Guardian.

El equipo lleva analizando sus datos desde septiembre y aún está en esa tarea. Si hay cualquier resultado positivo lo enviarán a una revista científica para que sea analizado por expertos independientes y solo después se haría un anuncio público. Todo esto puede llevar hasta seis meses, según fuentes de LIGO.

La cautela es preceptiva porque las ondas gravitacionales ya protagonizaron el mayor fiasco científico de los últimos años. Sucedió en marzo de 2014, cuando una colaboración científica liderada desde EE UU anunció sin datos suficientes el descubrimiento de ondas gravitacionales primordiales, en este caso causadas por el Big Bang que dio comienzo al universo. El hallazgo no resistió la revisión científica y ha quedado en suspenso.

El LIGO tiene previsto hacer reformas para comenzar una nueva tanda de observaciones en junio, con una sensibilidad aún mayor. Y en esa ronda se le unirá VIRGO, el observatorio europeo que también ha sido mejorado para la ocasión. De ahí que muchos expertos confíen en que este año se escuche por primera vez el sonido del universo que predijo Einstein hace 100 años.

En que consisten las OG.
 
Las ondas gravitacionales son un fenómeno físico descubierto teóricamente por Einstein en 1916. Se trata de fluctuaciones que se producen en la curvatura del espacio-tiempo y que se propagan en forma de ondas alejándose de su fuente. Es exactamente lo que sucede cuando un bote genera ondas en el agua, solo que en este caso cuerpos masivos como estrellas o agujeros negros producen estas variaciones en el tejido espacio-temporal.

Por lo general, las ondas gravitacionales tendrían su origen cuando dos o más cuerpos de masa muy elevada interactuaran en el espacio. Pudieran ser las órbitas binarias de dos huecos negros, el encuentro entre dos galaxias, dos neutrones cuyas órbitas coinciden entre otros fenómenos.

En cualquier caso se producirían estas ondas que irían expandiéndose hasta llegar a la Tierra en forma de radiación gravitacional. Una vez llegaran a nuestro planeta ya se habrían debilitado mucho pues, al igual que las olas, irían perdiendo fuerza mientras más se alejaran de su centro inicial.

Al ser tan débiles una vez nos alcanzan, detectar ondas gravitacionales es muy difícil, tanto que las evidencias hoy día siguen siendo indirectas. Los científicos necesitan utilizar instrumentos de mucha sensibilidad, llamados interferómetros, para poder captar estas ligeras fluctuaciones. La técnica requiere usar como elementos de prueba cuerpos ubicados muy lejos los unos de los otros.

Como los cuerpos se mueven, cuando las ondas gravitacionales pasan se produce una fluctuación de las distancias entre los cuerpos, o sea, el espacio-tiempo se curva. Los rayos láser hacen mediciones constantes de estas distancias y si se obtienen variaciones, los astrónomos pueden confirmar la ocurrencia del fenómeno.

Lógicamente, si existen tantas fuentes al mismo tiempo, es menester crear modelos computacionales que predigan cómo serían las ondas gravitacionales. Es el único modo de saber qué distinguir en medio de tanta confusión. La NASA especialmente ha diseñado modelos para las colisiones de huecos negros, en los que, de acuerdo a sus expertos, pudieran sustituirse dichos eventos por diferentes masas.

Las ondas gravitacionales son fenómenos de mucha importancia para la comprensión y explicación de la mayoría de las leyes básicas de la física. Pueden dar información sobre el origen del universo y sobre cómo se forman o mueren eventos astronómicos como las estrellas o los agujeros negros.

A diferencia de la luz, que puede ser interferida por el gas interestelar, las ondas gravitacionales lo atraviesan sin impedimentos. Por lo cual, su detección directa permitirá a los expertos obtener información del espacio jamás observado por los seres humanos.

Por otra parte, para los científicos podría ser una vía directa de ver el universo una fracción de segundo después del Big Bang, lo cual permitiría no solo comprender su evolución, sino además predecir acontecimientos futuros.

http://www.fcaglp.unlp.edu.ar/astrofrelat/agujeros_negros/media/monografias/Ranea.pdf