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Ondas gravitacionales: una nueva ventana a la naturaleza

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El mundo científico ha sido sacudido por uno de los descubrimientos más extraordinarios de la historia, el cual probablemente será premiado con el Nobel de Física este año. Este jueves 11 de febrero de 2016 se confirmó por primera vez la detección directa de ondas gravitacionales por parte de LIGO (siglas en inglés para "Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser")

Para comprenderlo debemos remontarnos 100 años atrás, cuando Albert Einstein revolucionó nuestra comprensión del Universo al descubrir la Teoría General de la Relatividad. La idea central es que la geometría del espacio-tiempo se curva bajo la influencia de la materia. El espacio y el tiempo se comportan en forma similar a una membrana elástica. Esta deformación es lo que percibimos como gravedad, la fuerza que nos sostiene sobre la tierra, sujeta los planetas en sus órbitas y mantiene la galaxia unida.

Pero las ecuaciones de Einstein predicen también algo extraordinario cuando chocan entre sí objetos masivos, como agujeros negros o estrellas de neutrones. Las ecuaciones indican que ambos objetos empezarán una danza frenética en espiral uno en torno del otro. La violencia de este baile hace que el espacio y el tiempo se comporten como la membrana de un tambor y ¡vibren! Lo que se debería producir no son ondas de sonido, sino que ondulaciones en la geometría espaciotemporal propagándose a la velocidad de la luz.

Nadie había sido capaz de detectar estas ondas de espacio-tiempo directamente. Hasta ahora.

Después de meses de análisis, se confirmó finalmente que los dos detectores de LIGO observaron el 14 de Septiembre de 2015 uno de estos extraordinarios fenómenos.

Esta onda se originó por el violento choque de dos agujeros negros, con 36 y 29 veces la masa del Sol respectivamente. Ambos realizaron una "espiral mortal", girando uno en torno al otro cada vez más cerca, a más de la mitad de la velocidad de la luz. En este cataclismo se produjeron ondas gravitacionales con una violencia tal, que durante una fracción de segundo se emitió diez veces más energía allí que en toda la luz generada por todas las estrellas de todas las galaxias del Universo visible. Finalmente ambos agujeros negros se fusionaron en un agujero negro rotante de 62 veces la masa del Sol, tal como predicen las ecuaciones de Einstein.

Probablemente se estará preguntando cómo sobrevivimos a una catástrofe tan violenta sin darnos cuenta. Lo que sucede es que este choque de agujeros negros ocurrió hace más de mil millones de años atrás. Estamos detectando este choque recién ahora porque ocurrió extremadamente lejos, a más de diez mil millones de millones de millones de kilómetros de la Tierra, en otra galaxia. Las ondas gravitacionales atraviesan estas gigantescas distancias a la velocidad de la luz, debilitándose y volviéndose extremadamente difíciles de observar. La detección de esta onda gravitacional fue el resultado del esfuerzo de décadas para construir el instrumento científico más sensible de la historia, el ya mencionado LIGO.

Este descubrimiento no sólo es excitante, sino que abre una nueva ventana a la naturaleza. Hasta ahora, todo lo que la humanidad ha aprendido del Universo se debe a los rayos de luz que observamos a través de los telescopios. Hasta ahora hemos visto el Universo, pero nunca habíamos podido "escucharlo". Éramos sordos al espacio y el tiempo. Pero ahora hemos aprendido por fin a escuchar los susurros del espacio-tiempo. Qué descubriremos sobre los agujeros negros, la estructura íntima del espacio-tiempo e incluso el origen del Universo aún es un misterio.