Las ondas gravitacionales, una ventana hacia nuevas formas de observar el Universo

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LIGO

Albert Einstein formuló con su Teoría de la Relatividad General la existencia de las ondas gravitacionales, una especie de olas en el Universo. Pero la comunidad científica ha tenido que esperar cien años hasta poder dar la razón, con pruebas, a una de las mentes más privilegiadas del siglo XX. Demostrar la existencia de estas ondas era el último reto pendiente de la Teoría de la Relatividad General, que Einstein formuló en 1915.

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Las ondas gravitacionales son distorsiones u ondulaciones en el espacio-tiempo, que es una especie de tejido en el que se desarrollan todos los eventos del Universo. Estas ondas pueden alcanzar la velocidad de la luz y su paso puede modificar la distancia entre planetas.

Usando una metáfora, la Universidad de las Islas Baleares, una de las implicadas en la investigación que ha demostrado su existencia, define a las ondas gravitacionales en su página web como “olas en el océano cósmico”. Einstein descubrió con la Teoría de la Relatividad que los objetos que se mueven en el Universo producen ondulaciones en el espacio-tiempo las cuales se propagan por el espacio.

Un video divulgativo elaborado por PHD Comics TV propone que, para entender este fenómeno, debe imaginarse que el espacio es una gran malla elástica en la que la masa de los cuerpos provoca deformaciones del mismo modo que el tejido de una cama elástica se hunde cuando un niño salta sobre ella.

Otra manera de ilustrar la naturaleza de las ondas gravitacionales podría ser teniendo en cuenta el efecto que crea una piedra (un cuerpo) que cae sobre el agua de un estanque. El cuerpo deforma la superficie maleable y variable del agua y a su alrededor se producen ondas a causa del impacto.

¿Cuál es el origen de las ondas gravitacionales?

Las ondas gravitacionales nacen cuando la aceleración de grandes cuerpos masivos distorsiona el tejido del universo. Cualquier masa puede crear ondas gravitacionales. Dos personas que bailan en círculo una alrededor de otra pueden crearlas. También el movimiento de un coche o un aeroplano, pero las ondas creadas por estos fenómenos serían demasiado pequeñas como para poder ser detectadas.

Según el grupo de investigadores que ha llevado a cabo la investigación, las ondas gravitacionales más fuertes son producidas por eventos catastróficos como la colisión de agujeros negros o el colapso de los núcleos de las estrellas (supernovas).

¿Por qué es importante su descubrimiento?

Las ondas gravitacionales son “una nueva ventana al Universo”. Gracias a ellas se pueden entender los mecanismos por los que suceden algunos de los sucesos más violentos del Cosmos, como las colisiones entre agujeros negros o las explosiones de estrellas. Se podría incluso estudiar lo que pasó un milisegundo después del Big Bang.

También marcarán el inicio de una nueva era en astronomía porque el Universo es casi transparente para ellas. Transportan información sobre los fenómenos que las originaron, lo que permitirá observar fenómenos astrofísicos que de otra manera permanecerían ocultos -la formación de agujeros negros o cómo se comporta la materia en condiciones extremas-.

El conocimiento del Cosmos se realiza ahora, principalmente, a través de la radiación electromagnética (luz), con ellas se puede “ver”, mientras que con las ondas gravitacionales sería como “oír”, lo que permitiría pasar a través de los objetos que hay entre la Tierra y el otro extremo del Universo, pues las ondas lo atraviesan todo.

¿Cómo se detectan?

Durante décadas ese nuevo tipo de ondas fue casi ignorado. Algunos científicos dudaban de su existencia y otros pensaban que son tan débiles que nunca se podrían detectar. Pero en la década de los setenta el descubrimiento de los púlsares -estrellas de neutrones que emiten luz mientas giran- llevó a la primera evidencia indirecta de su existencia. Además, los efectos de las ondas gravitacionales son tan pequeños que se necesita detectores gigantescos para intentar dar con ellas.
 
El mayor de ellos es el Observatorio de interferometría láser de ondas gravitacionales (LIGO) en Estados Unidos, otros detectores son el Virgo en Italia y el GEO600 en Alemania. Se tratan de enormes instalaciones que usan una tecnología llamada interferometría láser

LIGO busca desde 2004 detectar de manera directa estas ondas mediante un gran instrumento óptico de precisión. El observatorio LIGO tiene túneles de cuatro kilómetros y usa luz láser para medir el cambio de distancia entre los extremos del túnel.

Las ondas gravitacionales, a medida que se mueven, se ensanchan y se encogen en distintos puntos. Los científicos miden la interferencia de los láseres cuando rebotan en esos puntos y, de esa manera, pueden comprobar si el espacio entre ellos se ha expandido o contraido.

Los láseres utilizados en estos experimentos son capaces de identificar diferencias en las mediciones de los brazos de los túneles de hasta una diezmilésima parte del diámetro de un átomo. Según LIGO, ese nivel de precisión a la hora de medir supone un hito jamás logrado por otro instrumento científico.

Hasta ahora, los detectores están en la superficie terrestre, pero en un futuro se situarán bajo tierra y la misión eLisa de la Agencia Espacial Europea (ESA) va a colocar un detector en el espacio, lo que permitirá detectar ondas gravitacionales en un rango diferente de frecuencias.
 
Las ondas gravitacionales “contienen la promesa de lo desconocido”, asegura la página divulgativa de la colaboración científica LIGO, pues “cada vez que los humanos hemos mirado al Cosmos con ‘ojos’ nuevos hemos descubierto algo inesperado que ha revolucionado la forma en la que vemos el Universo y nuestro lugar en él”.

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