Ciencia / 21 de febrero de 2016

Por qué es importante la detección de ondas gravitacionales

Cómo fue lograda y cuáles son las preguntas que permitiría responder. Teoría de la relatividad y cambios del universo.

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EMOCIONES FÍSICAS. Las ondas gravitacionales son, técnicamente, curvaturas en el entramado del espacio-tiempo propuesto por Albert Einstein en 1915. La comprobación de su existencia fue anunciada por la argentina Gabriela González, vocera del observatorio LIGO.

El gran descubrimiento científico de las últimas décadas no parece tener mucho que ver con la vida cotidiana ni con los problemas mundanos. Sin embargo, hay hallazgos que cambian nuestra visión de la vida entera, como sucedió desde que Galileo Galilei descubriera con un simple telescopio que el planeta Júpiter tenía lunas orbitando a su alrededor. Ese fue el comienzo del final de la idea aristotélica que había dominado hasta entonces, según la cual los astros giraban en torno de la Tierra. Dejar de ser el centro del universo cambió la noción de la vida, y de lo que es el ser humano en sí mismo.
De manera que el descubrimiento de ondas gravitacionales por parte de científicos del LIGO (acrónimo de la traducción al inglés de Observatorio Gravitacional de Interferómetro Láser) en los Estados Unidos bien podría ser, de aquí en más, el inicio de enormes transformaciones para los seres humanos. Porque permitirá conocer con mayor precisión qué hay fuera de los confines del planeta y cómo se formó, comprender la evolución de las galaxias, de las estrellas y de la gravedad misma. También dará herramientas para saber más acerca de los agujeros negros, esas especies puertas de no retorno que, de tan densos, no dejan escapar nada que les caiga dentro, ni siquiera la luz: cerca de ellos, el tiempo transcurre con más lentitud. Además, los científicos podrán, observando ondas gravitacionales generadas durante los primeros momentos de existencia del universo, aprender cómo empezó todo y, tal vez, comprobar la existencia de universos paralelos. También, hallar más mundos fuera de la Vía Láctea. Si todo esto ocurriera, la percepción de lo que es la vida ya no sería la misma para los seres humanos.
Escuchando ecos. Todo conocimiento nos transforma. ¿Cómo dejaría de hacerlo la posibilidad de escuchar, por primera vez, el sonido de las ondas gravitatorias que se formaron luego de la colisión de dos inmensos agujeros negros, distantes a mil millones de años luz de la Tierra?
Así de extraño como suena fue el hallazgo anunciado el 11 de febrero por científicos del LIGO, con la física argentina Gabriela González como vocera. El observatorio tiene dos detectores de última generación de 4 kilómetros de largo cada, en los EE.UU. A esos túneles que llegaron las ondas gravitacionales detectadas el 15 de setiembre del 2015 y recién confirmadas públicamente.
Pero para comprender lo que implican, hay que remontarse hasta Albert Einstein. En su universo, las nociones de posición y distancia son centrales. El espacio y el tiempo se abrazan dentro de un entramado en cuatro dimensiones denominado espacio-tiempo que la materia puede achicar y agrandar. Allí, la materia en movimiento debe seguir las curvas del espacio-tiempo, en una geometría oculta que experimentamos como gravedad.
“La teoría de la Relatividad General, formulada por Einstein en 1915, propone que la interacción gravitatoria entre dos objetos (pongamos por caso el sol y un planeta que lo orbite) puede ser pensada no como una fuerza sino como la perturbación del mismo espacio-tiempo en el que los astros se mueven. Así, el orbitar de un astro en torno a otro puede pensarse como que el primero se ciñe a la forma curvada que el segundo le induce al espacio-tiempo debido a su masa -explica Gaston Giribet, Profesor de la Universidad de Buenos Aires e Investigador Principal del CONICET-. Es por esto que suele decirse que, desde Einstein, la física entiende al entramado espacio-tiemporal como un escenario dinámico, que puede curvarse como reacción a la presencia de la energía y materia que el mismo contiene; la gravedad es la curvatura intrínseca del espacio-tiempo.”
De esta visión dinámica del espacio y del tiempo se desprende, entre otras cosas, una conclusión sorprendente: “Las perturbaciones del espacio-tiempo pueden propagarse tal como lo hacen las ondas electromagnéticas. Según la teoría de Einstein, estas perturbaciones espacio-temporales, que reciben el nombre de “ondas gravitacionales”, se propagan en el espacio a la velocidad de la luz y corresponden a estiramientos y estrechamientos del espacio-tiempo mismo”, describe Giribet.
Para llevarlo a la vida cotidiana, digamos que el espacio “reacciona” ante la presencia de la materia expandiéndose, curvándose o contrayéndose. Cada vez que una de nuestras manos mueve cualquier materia se produce una perturbación en el espacio, un cambio que se propaga a velocidad de la luz como ondas. Al igual que cuando una piedra cae a un lago, esas ondas gravitacionales hacen que las distancias entre los objetos aumenten o decrezcan levemente, imperceptibles para el ojo humano. Nadie verá que esto sucede cada vez que cambia de lugar una silla. Y aunque se había calculado que estas oscilaciones existían en el espacio, nunca habían sido halladas.
“Desde siempre se pensó que estas ondas gravitacionales serían, en principio, detectables; pero son tan tenues que hubo que esperar cien años para lograrlo. No obstante, el descubrimiento finalmente acaeció en septiembre del año pasado”, describe Giribet. Y puntualiza: “La tenue amplitud de las ondas requieren una enorme precisión, lo que devino en que los detectores del observatorio LIGO involucran tecnología con una precisión nunca antes lograda”.
En setiembre del 2015, los detectores de LIGO lograron medir perturbaciones espacio-temporales cuya amplitud es muchísimo más pequeña que el tamaño de un protón. “Gracias a la forma específica de dichas perturbaciones, que remedan un silbido que crece en intensidad y en tono para luego cesar repentinamente, los científicos de LIGO pudieron identificar el origen de dichas ondas”, detalla el físico argentino.
Lo que captaron fueron las perturbaciones espacio temporales, u ondas gravitacionales, provocadas por la colisión de dos agujeros negros, uno con una masa equivalente a 36 soles, y otro con una similar a 29 soles. Fruto de ese choque nació un nuevo agujero negro, esta vez con una masa semejante a la de 62 soles. En el encontronazo se perdió una masa similar a 3 soles en menos de un segundo, transformada en energía pura, como ondas gravitacionales. Fueron ellas las que recorrieron mil millones de años luz (cada uno equivale a 5,88 trillones de millas) y llegaron a cada uno de los detectores del observatorio LIGO. Así fue que los científicos pudieron comprobar que, una vez más, las hipótesis de Einstein estaban en lo cierto.
“Este es uno de los avances científicos más importantes de las últimas décadas debido a que no sólo confirma otra predicción de la teoría de la Relatividad General, sino que también nos enseña que los sistemas estelares binarios formados por dos agujeros negros verdaderamente existen en el universo -resume Gastón Giribet-. Esto abre una nueva etapa en la astronomía, la astronomía gravitacional.”
Aunque el primer hallazgo fue el año pasado, los expertos pasaron cinco meses confirmándolo. “Fue difícil -dice la vocera de LIGO, la física argentina Gabriela González- porque tuve que decidir no contestar preguntas, especialmente a los periodistas. Pero necesitábamos confidencialidad hasta que tuviéramos validados los datos. Uno no puede hacer un anuncio y luego dediir perdón, nos equivocamos”. Ahora, el anuncio es una realidad, y los mil científicos del proyecto se preparan para añadir detectores a la red y continuar con los esudios. Esta vez, por medio de la astronomía gravitacional.

 

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