El descubrimiento de las ondas gravitacionales y los agujeros negros colisionando, explicado

El descubrimiento de las ondas gravitacionales y los agujeros negros colisionando, explicado

Científicos del LIGO detectan ondas gravitacionales para explicar el origen del Universo y una nueva forma de ver el Cosmos.

Ciencia David Prieto González David Prieto González 11 Febrero 2016 21:04

1 ¿Qué se ha descubierto?

Los directores del instituto LIGO desvelaron este jueves en rueda de prensa que se han descubierto las ondas gravitacionales que produjeron dos agujeros negros que giraban entre sí y se fusionaron en uno solo. Esto no se puede detectar con medios 'tradicionales' (radiación electromagnética). El fenómeno fue percibido el 14 de septiembre de 2015, pero hasta ahora no se había procesado y hecho público el análisis.

2 Una gran explosión

Cuando dos agujeros negros giran entre sí generan una serie de ondas gravitacionales, ya que los agujeros negros modifican el espacio-tiempo alrededor de ellos. Debido a la gravedad y al movimiento de giro estas modificaciones se expanden, y lo hacen a la velocidad de la luz. Como la gravedad, esta variación se atenúa con el tiempo y la distancia.

Agujeros negros aproximándose "Agujeros negros aproximándose"

Poco a poco, los agujeros negros se van acercando y giran con más velocidad, aumentando la frecuencia y la amplitud de las ondas gravitacionales hasta que, en un punto dado, los agujeros se fusionan en uno solo. Estos últimos momentos en los que giran entre sí los dos agujeros, se libera tanta energía como la que emiten todas las estrellas visibles en el universo. Hablamos de los últimos 24 milisegundos. En este caso, según Kip Thorne, cofundador de LIGO, se liberó en esa fracción de segundo la energía contenida en tres soles enteros. 

Estos agujeros negros tendrían entre 29 y 36 masas solares cada uno y el evento ocurrió hace aproximadamente 1 300 millones de años.  Sobre su localización solo se puede aventurar que sería seguramente hacia el hemisferio sur. 

Además, este tipo de agujeros negros son extraños porque nunca se habían visto. Sí se han registrado y detectado agujeros más pequeños y se han teorizado más grandes, pero nunca dos agujeros negros juntos, y menos fusionándose en uno. Este tipo de observaciones no se pueden hacer, por ejemplo con rayos X.

3 ¿Quién lo ha descubierto?

Una de las dos sedes de aLIGO "Una de las dos sedes de aLIGO"

El observatorio aLIGO, un observatorio de ondas gravitacionales con dos sedes, ambas en Estados Unidos, con financiación estadounidense, inglesa, australiana y alemana. El factor importante es que este resultado ha sido corroborado por fuentes independientes.

En la investigación también han participado científicos españoles de la Universitat de les Illes Balears. El Grupo de Relatividad y Gravitación de la universidad balear tiene a la física Alicia Sintes a la cabeza, que es miembro de la LIGO Scientific Collaboration desde su formación en 1997.

4 Una nueva puerta al origen del universo

Las ondas gravitacionales nos dirán más cosas de las supernovas "Las ondas gravitacionales nos dirán más cosas de las supernovas"

Las ondas gravitacionales y su detección directa permitirían a los astrónomos detectar directamente ondas gravitacionales remanentes del Big Bang. También se pueden detectar ondas gravitacionales que lleguen de acontecimientos masivos como supernovas o la colisión de agujeros negros.

5 ¿En qué se diferencian las ondas gravitacionales?

Los agujeros negros y debajo, las ondas detectadas "Los agujeros negros y debajo, las ondas detectadas"

La observación astronómica actual obtiene todos sus datos en radiación electromagnética (la luz), que se propaga por el espacio y se interpreta. Desde los rayos X y las microondas hasta la luz visible y las ondas de radio, todo son emisiones electromagnéticas.

Las ondas gravitacionales son, literalmente, ondulaciones del espacio-tiempo. Nos darían información sobre las propiedades dinámicas de los objetos (masa, velocidad). La analogía sería medir las ondas de una charca tras tirar una piedra a la misma.

6 El problema de las ondas gravitacionales

Las ondas gravitacionales tienen el problema de que son difíciles de detectar con los instrumentos que tenemos actualmente. Por un lado, porque las ondas generadas que se podrían esperar detectar son distantes, antiguas o ambas cosas. Sería como intentar medir la piedra tirada en la charca midiendo las ondas de la orilla 300 años después.

Otra forma de verlo es que el efecto que pueden tener las ondas gravitacionales es mil veces más pequeño que el diámetro de un protón. El mismo Einstein, que predijo su existencia, no pensaba en que pudieran ser detectadas.

7 ¿Se sabía de la existencia de estas ondas antes?

Doble púlsar "Doble púlsar"

. Estas ondas fueron predichas por la teoría de la relatividad de Einstein hace ya 100 años. Aunque no se habían detectado directamente sí había pruebas indirectas de su existencia a través de análisis de estrellas que giran entre sí. 

8 ¿Cómo se han conseguido detectar?

Esquema de un interferómetro láser "Esquema de un interferómetro láser"

Hay varias formas de detectar las ondas gravitacionales pero todas ellas tienen el problema de requerir un grado de precisión y exactitud muy alto. Esta vez se han detectado a través de un interferómetro láser. El interferómetro lanza un haz de luz hacia dos espejos que devuelven la emisión. Si ha habido variación entre la distancia entre ambos objetos, se puede detectar. 

Claro que, para detectar ondas tan pequeñas, esos objetos tienen que ser muy metódicos y hay que utilizar diversas triquiñuelas para evitar que haya más movimientos que interfieran en el experimento. 

9 El segundo intento del LIGO

El LIGO (Observatorio de ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser) ya estuvo en funcionamiento entre el año 2001 y 2010 sin conseguir detectar ondas gravitacionales. Después, se desmontaron los observatorios y se construyó una versión mejorada: Advanced LIGO (aLIGO), cuya construcción terminó en febrero del año pasado. Las mediciones empezaron en septiembre y continuaron pese a que inicialmente se iban a detener en diciembre. 

10 El error de 2014

El telescopio del Polo Sur "El telescopio del Polo Sur"

En 2014 se anunció a bombo y platillo que el radiotelescopio del Polo Sur había descubierto ondas gravitacionales a través de un observatorio en la Antártida que investigaba la radiación de fondo residual del Big Bang. Al final esto quedó en agua de borrajas al comprobarse por otros medios que las mismas medidas no eran tan optimistas. 

11 ¿Y qué se puede detectar con las ondas gravitatorias?

De momento, lo detectable con ondas gravitatorias es muy violento "De momento, lo detectable con ondas gravitatorias es muy violento"

Lo que se ha descubierto es un pequeño evento. No obstante, con ondas gravitacionales se pueden detectar toda clase de sucesos realmente violentos en el universo, como el interior de las estrellas de neutrones o de las supernovas, la absorción por parte de agujeros negros de estrellas de neutrones o la absorción de unas estrellas a otras.

Estos datos también nos dan mucha información sobre cómo se comporta el espacio-tiempo cuando está muy alterado por estas grandes masas, si bien es cierto que Kip Throne asegura que, lamentablemente, no nos acerca más hacia el viaje en el tiempo.

También estos datos pueden ayudar a acotar las partículas elementales teorizadas sobre el gravitón (la versión de partícula de la gravedad, como el fotón es de la luz) dándole un máximo de masa.

12 ¿Y cuál es el futuro?

Interferómetro espacial LISA "Interferómetro espacial LISA"

Se planea unir otros tres interferómetros (dos en Europa, uno en Japón y otro, en proyecto, en India) para que, contodos los datos, poder llegar a una mayor exactitud en las mediciones. También existe un plan de construir un interferómetro espacial hacia 2030 por parte de la ESA en colaboración con la NASA. Lo que sí está claro es que será una nueva era de descubrimientos.

Comentarios