Princesa de Asturias

Ondas gravitacionales: ¿Por qué son tan importantes?

Este hallazgo abre una nueva era en la astronomía y permitirá avanzar en el conocimiento del Universo

14.06.2017 | 11:14
Un científico del experimento LIGO.

Si el bosón de Higgs no ha cambiado tu vida ni tu forma de ver y entender el universo, tranquilo: tampoco lo harán las ondas gravitacionales. Pero estas son algunas claves para disfrutar del hallazgo galardonado con el Princesa de Asturias de Investigación Científica 2017, uno de los más relevantes del siglo y

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Una de las claves de la teoría de la relatividad general de Einstein (formulada ya hace cien años) es que el espacio y el tiempo constituyen una entidad única, un tejido que se extiende por el Universo, capaz de deformarse en presencia de masa y energía. La gravedad que todos conocemos no es más que la manifestación de esas deformaciones del espacio-tiempo. Grandes objetos como estrellas o agujeros negros, hacen temblar el espacio-tiempo. Si imaginas esa entidad como la superficie de un estanque, los fenómenos que involucran masas o energías en cantidades inmensas pueden provocar ondas en el espacio-tiempo, igual que cuando tiras una piedra a un lago. En realidad, es un asunto más sutil. La luz, como sabes, es una onda electromagnética, al igual que las ondas de radio o los rayos X. Las partículas eléctricas sometidas a una aceleración emiten ondas electromagnéticas. Einstein se planteó (y comprobó con sus ecuaciones) que otro tanto podría suceder con la gravedad: que objetos muy masivos sometidos a aceleración lanzan al universo ondas gravitatorias.

¿Por qué son tan difíciles de detectar las ondas gravitacionales?

En el universo se suceden eventos catastróficos que parecen de ciencia-ficción: agujeros negros que giran uno alrededor del otro hasta acabar colapsándose, estrellas enormes que explotan como una supernova, estrellas densas de neutrones que giran rapidísimamente... Todos esos fenómenos deben estar emitiendo ondas gravitatorias. Pero esas ondas son muy sutiles. Llegan a nosotros después de recorrer una enorme distancia, a la velocidad de la luz, y se van atenuando a medida que surcan el cosmos. Necesitamos instrumentos muy muy sensibles para poder "escucharlas"

¿Y cómo podemos encontrar las ondas gravitacionales?

Las ondas gravitacionales recorren el espacio-tiempo, de modo que podrían hacer que un objeto sufriese una pequeñísima vibración. A lo largo de los años se han planteado distintos experimentos que, en teoría, deberían detectarlas. El experimento LIGO utiliza un interferómetro de láser. El mecanismo es sencillo de entender. Sendos haces de luz láser (que tiene una frecuencia muy definida) se emiten en caminos perpendiculares, recorren una distancia de unos 4 kilómetros y rebotan en un espejo para cruzarse en el centro tras hacer el camino de vuelta. Si cualquiera de esos caminos recorridos se acortase o alargase un poquito, a causa de la perturbación del espacio-tiempo causada por el paso de una onda gravitatoria, los haces de luz láser mostrarán un patrón de interferencia.


Entonces, ¿es sólo detectar esas interferencias?

No es tan sencillo. Miles de causas pueden originar perturbaciones que detecte el interferómetro: cuestiones tan sencillas como el paso de un coche o una pequeña vibración en la superficie terrestre podrían ocasionar un resultado que "pareciese" ser el paso de una onda gravitatoria. ¡Hasta una patada de uno de los científicos del experimento! Por eso LIGO es un experimento doble: el mismo interferómetro por duplicado, separados una larga distancia. Uno está en Hanford (Washington) y otro en Livingston (Luisiana). Como las ondas gravitatorias se desplazan a la velocidad de la luz hay una forma de detectar a las perturbaciones candidatas a serlo. Primero, ambos interferómetros deberán percibir la misma vibración del espacio-tiempo, pero separada por apenas diez milisegundos, que es el tiempo que tardará la onda en recorrer la distancia de uno a otro. Existen además otros interferómetros (aunque de menor sensibilidad) en diferentes lugares del mundo, así que se puede comprobar si existe esa correlación entre las detecciones. El grado de detección de LIGO es impresionante: es capaz de constatar una vibración del tamaño de un átomo en los 4 kilómetros de recorrido del trayecto del láser.

¿Y eso para qué sirve?

Toda la información que obtenemos del universo nos llega gracias a la luz. Eso sí, a diferentes frecuencias: luz visible, infrarrojo, ultravioleta, rayos X, radiofrecuencias, microondas... Si los científicos pudiesen detectar de forma eficaz las ondas gravitatorias podrían "escuchar" sucesos para los que no nos llega luz, como por ejemplo eventos que involucren a agujeros negros. Además, estas ondas pueden proporcionar información relevante sobre el origen de nuestro universo observable. Hasta ahora, el dato más antiguo que tenemos se refiere a unos 380.000 años después del Big Bang, una especie de ruido electromagnético que envuelve el cosmos en forma de microondas y que data del momento en que la luz logró desembarazarse de la materia, empaquetada a una enorme densidad. Los científicos creen que también existe un "ruido" en las ondas gravitatorias y que se produjo en los instantes primeros del Big Bang. En cierto modo, sería una forma de adivinar cómo era el cosmos entonces, en un tiempo en el que la luz estaba "apagada", basándose en el "eco" de los fenómenos gravitatorios que entonces sucedían.

¿Debo pues festejarlo?
Por supuesto. Se trata de un importante paso científico, que ayudará mucho a avanzar en los conocimientos cada vez más apasionantes sobre nuestro Universo y cómo nació todo lo que nos rodea. Quizás no vibraste con el bosón de Higgs, pero tal vez este dato haga que te estremezcas un poco con las ondas gravitacionales. Albert Einstein las predijo hace casi un siglo, sólo con lápiz y papel, trabajando con sus ecuaciones de la Relatividad General. Hemos tardado un siglo en encontrarlas, pero son una prueba más de la capacidad del ser humano para construir instrumentos de una sensibilidad asombrosa y de desvelar sólo con su capacidad de raciocinio los secretos más insólitos del cosmos.

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