Descubrimiento de ondas gravitacionales, momento cumbre para la astronomía | La Crónica de Hoy
Facebook Twitter Youtube

Descubrimiento de ondas gravitacionales, momento cumbre para la astronomía

  • cronica.com.mx
  • cronica.com.mx

Hace 1.3 mil millones de años, dos agujeros negros que giraban uno en torno al otro colisionaron a la velocidad de la luz, generando uno de mayor tamaño, con una masa de 62 veces del Sol. Un infinitesimal momento antes de fusionarse, ambos agujeros negros generaron una radiación gravitacional, equivalente a tres veces la masa del Sol, que viajó en forma de onda a través del Universo. El pasado 14 de septiembre, esa onda atravesó la Tierra y fue detectada por el ser humano.
Ésta fue la primera detección, y comprobación directa, de las ondas gravitatorias —postuladas por Albert Einstein en la Teoría de la Relatividad General hace más de 100 años—, lograda a través del aparato de medición más preciso que ha construido el hombre, el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Éste captó la diminuta vibración del espacio-tiempo generada por los agujeros negros, la cual se fue diluyendo a lo largo del Universo.
También es la primera vez que se ha observado un sistema binario de agujeros negros colisionando, pero que, de acuerdo con las ecuaciones de Einstein, no son los únicos objetos capaces de generar la energía suficiente para provocar ondas gravitacionales. Los astrónomos esperan detectar más de éstas provenientes de objetos como estrellas de neutrones colisionando y algunos otros fenómenos colosales.
De esta manera, el experimento ha abierto una nueva ventana para investigar el Universo,  que hasta ahora estaba limitado a lo que telescopios y observatorios podían ver dentro del espectro electromagnético (radio, rayos X, UV, gamma, infrarrojo, luz visible…), que viaja a 10 a la 40 (un 1 seguido de 40 ceros) más fuerte que las ondas gravitacionales.
“Hace cerca de 400 años, Galileo Galilei apuntó por primera vez un telescopio hacia el cielo e inició una era rumbo a la astronomía moderna”, señaló ayer en Washington David Reitze, director de LIGO en el Caltech, durante la presentación de los resultados, que se publicarán en Physical Review Letters. “Ahora estamos haciendo algo igual de importante, abrimos una ventana hacia el Universo a través de la astronomía de ondas gravitacionales”.

NUEVA AVENTURA. De acuerdo con Octavio Obregón —físico teórico de la Universidad de Guanajuato y Premio Crónica 2015 en Ciencia y Tecnología—, dentro de algunos años se espera que los científicos observen el Universo no sólo a través de las ondas electromagnéticas, sino también de las ondas gravitacionales.
“En el futuro penetraremos otras regiones de longitudes de onda en las energías de ondas gravitacionales. Hacer estas mediciones ha iniciado una aventura enorme y sin precedentes para el ser humano y su intelecto”. El físico mexicano, quien trabajó con Stephen Hawking, menciona que esta nueva forma de hacer astronomía podría incluso captar las ondas gravitacionales que se generaron al inicio del Universo. Pero también podrían ser un instrumento para detectar la materia oscura.
“La masa de la materia oscura no se ha detectado electromagnéticamente. Si hubiera objetos de masa hecha de materia oscura y se encontraran en un sistema binario, podríamos detectarla porque la materia oscura sólo tiene interacción gravitatoria”.

OÍDOS EN EL UNIVERSO. Por si el hallazgo y la teoría de Einstein parecieran sustraernos de la realidad, el descubrimiento de LIGO otorgó una sorpresa más. “La frecuencia de las ondas gravitacionales se encuentran dentro del rango del oído humano”, explicó ayer durante la presentación Gabriela González, vocera de LIGO. “Es una de las cosas más bellas, ahora podemos escuchar  el Universo”.
En medio de un ruido disperso súbitamente se escucha un “woop”, que es la señal medida por el laboratorio. “Pronto tendremos más ‘oídos’ para escuchar las ondas gravitacionales, una vez que entren en marcha detectores en Europa, Japón y tal vez India”, agregó.
“Tenemos un hallazgo excepcional porque hasta ahora habíamos estado sordos ante las ondas gravitacionales”, dijo por su parte Reitze. “Ahora podremos escuchar más de éstas provenientes de objetos que esperamos, como sistemas binarios de agujeros negros y estrellas de neutrones colisionando, pero también de otras cosas que nunca hemos visto” o escuchado.

El laboratorio más exacto del mundo

LIGO es un enorme interferómetro de 4 kilómetros a cargo del Tecnológico de California (Caltech) y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), y financiado por la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF) de EU.
El laboratorio, que inició a principios de los noventa, está conformado por dos detectores, uno en el estado de Luisiana y otro en Washington, los cuales tienen túneles en forma de “L”. En el laboratorio se genera un rayo láser que se divide en dos y viajan por cada lado de la estructura.
Un espejo en cada túnel hace rebotar a los rayos láser muchas veces hasta que se vuelven a recombinar. Si una onda ha viajado a través del túnel distorsionará sutilmente su entorno, cambiando la longitud de los túneles en una cantidad diminuta. La forma en que las ondas se mueven a través del espacio significa que un túnel se estira y el otro se encoge, lo cual hará que un rayo láser viaje una distancia levemente mayor, mientras que el otro hará un viaje más corto. Así, las ondas de luz interferirán en vez de cancelarse.
Además del laboratorio en EU, en Italia está por concluirse el laboratorio Virgo, Alemania está por operar el propio y en Japón continúa la construcción de uno más. Se espera que India apruebe la construcción de otro.

Débiles fluctuaciones en el espacio-tiempo

Las ondas gravitacionales, postuladas por Einstein dentro de su Teoría de la Relatividad General, son ocasionadas por la perturbación en el espacio-tiempo generada por objetos de gran masa.
Pero la fuerza gravitacional es tan débil que es muy difícil detectar sus fluctuaciones, a menos de que se trate de objetos muy masivos. Algunos de los objetos que se espera generen una cantidad detectable de ondas gravitacionales son las explosiones de supernovas, en las que una gran cantidad de masa es redistribuida; y en los sistemas binarios de estrellas, como el detectado por LIGO.
El estudio de ondas gravitacionales complementa el estudio que se ha hecho hasta el momento del Universo en el espectro electromagnético. Esto es debido a que mediante las ondas gravitacionales se pueden estudiar fenómenos que son imposibles de observar mediante fotones. Esto se debe a que las ondas gravitacionales nacen en zonas de muy alta densidad, lo que las hacen ser opacas a los fotones (los fotones no las pueden atravesar). En cambio, los fotones se producen en regiones tenues, donde no se producen ondas gravitacionales.

Imprimir