Lo que hay que saber sobre las ondas gravitacionales
12 de febrero de 2016
¿Qué son las ondas gravitacionales?
Imagine una pelota de tenis al borde de un trampolín. De repente, un niño camina sobre su susuperficie formando así un hueco. La pelota de tenis se mueve –no demasiado, pero apreciablemente– en dirección al hueco. Así, las ondas de energía pasan de los pies del niño, a través de la estructura, hacia la pelota.
De manera similar, las ondas gravitacionales son creadas por el movimiento de cualquier objeto a través del espacio-tiempo, lo que el físico Albert Einstein describió como el tejido de cuatro dimensiones. Eventos violentos, como la colisión de agujeros negros o la explosión de estrellas, tendrían el mayor impacto sobre el tejido. Cuanto más grande es la masa de un cuerpo en movimiento, más grande será su fuerza de atracción. Las ondas gravitacionales comprimen y expanden el espacio, afectando, por tanto, la estructura del espacio-tiempo.
Las ondas gravitacionales viajan por el cosmos sin ningún tipo de impedimentos, sin importar lo que se interponga en el camino, similar a como olas ondulan trasversalmente sobre una piscina. Esto las diferencia de la luz o de las ondas sonoras. Las ondas gravitacionales son una distorsión de la geometría del espacio mismo.
Einstein predijo hace un siglo la existencia de estas ondas en su Teoría General de la Relatividad. Desde que la teoría fue formulada, los científicos han tratado de encontrarlas. Ahora, su existencia ha sido por primera vez comprobada.
¿Por qué son importantes las ondas gravitacionales?
Einstein describe cómo el tejido del espacio-tiempo –en el cual se mueven objetos como estrellas de neutrones o agujeros negros– es arrastrado y empujado. Si se produjese un cataclismo, por ejemplo, la colisión de dos agujeros negros, ese suceso crearía grandes ondas a través del cosmos, las cuales podrían ser medidas, aún a millones de años luz de distancia. Hasta ahora no existía ninguna tecnología que fuese capaz de medir dicho fenómeno.
Los científicos que han comprobado la existencia de ondas gravitacionales serán muy posiblemente galardonados con el Premio Nobel.
¿Por qué no se podían detectar?
Muchos científicos intentaron comprobar la existencia de las ondas gravitacionales, aunque nunca con éxito. Su búsqueda ha estado marcada más por contratiempos y reportes falsos que por triunfos. Y es que detectar y medir las ondas gravitacionales es realmente difícil.
Para medirlas se necesita un detector ultrasensible, ya que tienen una amplitud extremadamente pequeña al llegar a la Tierra: son miles de veces más pequeñas que el núcleo de un átomo.
¿Cómo estudian las ondas los científicos del LIGO?
El observatorio estadounidense de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO, por sus siglas en inglés), fundado en 1992, ha buscado, desde sus inicios, pruebas físicas de dichas ondas. En un principio no lo logró, pero ahora, con una tecnología que es cuatro veces más sensible al observarlas en el espacio-tiempo, por fin ha tenido éxito.
El LIGO posee dos observatorios altamente sensibles en Estados Unidos, ubicados a 3.000 km de distancia el uno del otro: un observatorio se encuentra en Livingston, Luisiana, y el otro, en Hanford, Washington.
Ambos observatorios cuentan con dos túneles idénticos, con espejos, en forma de L. Las pruebas que se llevan a cabo en los túneles permiten medir mínimas distorsiones en el espacio-tiempo que se hacen visibles en el retraso de los reflejos, lo que indica la presencia de ondas gravitacionales.
Durante dichas pruebas, el láser es divido, enviado y reflejado por ambos túneles. Si una onda gravitacional pasa alguno de los túneles, uno de los rayos láser viajaría un trayecto mayor que el otro, lo cual crearía un desfase, el cual sería medido por el detector de luz.
Los dos observatorios permiten a los científicos comparar los tiempos de viaje y la dirección de las ondas.
Más de 70 observatorios en todo el mundo
A nivel mundial existen más de 70 observatorios que intentan detectar y comprobar la existencia de las ondas gravitacionales.
La Agencia Espacial Europea (ESA) ha enviado recientemente al espacio un satélite, el cual eventualmente ayudaría a medir diminutas fluctuaciones en el espacio.
Además del proyecto estadounidense, existen equipos de investigación de ondas gravitacionales en Italia y en Alemania. En el Instituto Albert Einstein, en Potsdam, los investigadores alemanes han desarrollado e instalado un detector de ondas más pequeño. Muchos de sus métodos son ahora también utilizados por el LIGO.
¿Qué beneficios trae comprobar su existencia?
La prueba de que las ondas gravitacionales existen puede cambiar por completo nuestro entendimiento del universo. Por ejemplo, se podrían medir y entender con mayor exactitud las repercusiones de los eventos más importantes de la historia del cosmos. Especialmente las ondas creadas por el big bang podrían brindarnos una nueva comprensión de cómo se formó el universo. Y la ciencia estaría, además, en condiciones de observar los rincones más alejados de las galaxias.
Además, esta comprobación es la confirmación final de una de las partes más complejas e impactantes de la teoría de Einstein.