Ondas gravitacionales

Confirman la detección de las ondas gravitacionales, la última predicción de Einstein

Se abre así la puerta a una nueva era de la astrofísica que permitirá investigar zonas oscuras del universo o descubrir cómo opera la gravedad en situaciones extremas.

Una representación de las ondas gravitacionales.

Una representación de las ondas gravitacionales.

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Ha pasado casi un siglo desde que Albert Einstein propuso la teoría general de la relatividad y predijo la existencia de las ondas gravitacionales. Durante estos cien años muchos científicos han tratado de detectar estas esquivas señales del cosmos. Pero este jueves, por fin, los científicos del Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO, por sus siglas en inglés) han anunciado que han detectado, de forma directa y por primera vez, las ondas gravitacionales, dándole la razón, una vez más, al genial físico alemán.

Ha sido esta misma tarde, pasadas las 16:30 (hora peninsular española), en una rueda de prensa que se ha emitido de forma simultánea en varios lugares del planeta, cuando los portavoces del experimento han confirmado un hallazgo que, muy probablemente, se llevará el Premio Nobel de Física. "Damas y caballeros, hemos detectado las ondas gravitacionales, lo hemos conseguido", afirmó el director de LIGO, David Reitze.

Desde España la astrofísica Alicia Sintes, investigadora de la Universidad de las Islas Baleares y miembro de la colaboración de LIGO, ha asegurado a El Españo "están muy emocionados" y que "el nivel de adrenalina es muy alto, porque es un momento histórico". Para esta investigadora, este descubrimiento da comienzo a "una nueva era en la astronomía, la era de la astronomía de ondas gravitacionales".

Empieza una nueva era en la astronomía, la era de la astronomía de ondas gravitacionales

Hace ya varias semanas que el rumor de un gran descubrimiento corría entre la comunidad científica. Especialmente después de que el físico Lawrence Krauss, que no forma parte del experimento, anunciara a través de Twitter que efectivamente las ondas gravitacionales habían sido detectadas por primera vez. Poco después fue Cliff Burgess, investigador de la Universidad McMaster, el que describió en un correo electrónico varios detalles sobre el supuesto descubrimiento, lo que aumentó aún más las expectativas sobre el anuncio de hoy.

Una nueva forma de 'escuchar' el cosmos

La importancia del anuncio realizado por la colaboración LIGO no sólo radica en la confirmación de la teoría de Einstein, "una de las asignaturas pendientes de la relatividad general", explica Sintes. También ofrece una nueva forma de estudiar el universo. "Antes solo veíamos el cosmos, ahora también podemos escuchar los susurros que nos envía", explica Sintes.

Desde que en 1590 se fabricara el primer telescopio, la humanidad se ha servido de la luz, y sólo de la luz, para estudiar el universo. Las distintas componentes del espectro electromagnético han permitido al ser humano ampliar su conocimiento del mundo que le rodea y solo la reciente utilización de los neutrinos había roto el monopolio de la luz en la astronomía.

"Todos estos métodos son complementarios, porque hay muchos fenómenos, como por ejemplo una supernova, que emiten tanto ondas electromagnéticas, como neutrinos y ondas gravitacionales", explica Sinte. La combinación de todos estos métodos permitirá a los astrónomos "entender la física que hay detrás de fenómenos muy exóticos", explica esta investigadora.

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Para entender qué son las ondas gravitacionales hay que remontarse a 1916, año en el que Einstein postuló su teoría de la relatividad general. Según esta teoría la presencia de una gran masa en un punto del espacio, como puede ser un planeta o una estrella, provoca una curvatura en el espacio-tiempo a su alrededor, con lo que la atracción observada entre los objetos se debe a ésta.

Representación artística de ondas gravitacionales en una colisión.

Representación artística de ondas gravitacionales en una colisión.

Esto se puede entender mediante un sencillo ejemplo. Supongamos que colocamos una bola pesada en una cama elástica. La bola juega el papel de un planeta y la cama elástica representaría el espacio-tiempo. Debido al peso de la bola, la cama se hundirá formando una curvatura. Ahora imaginemos que se colocan otras bolas en distintos lugares de la cama; debido a la deformación causada por la primera bola, las demás tenderán a caer hacia ella.

De la misma forma, si movemos de forma acelerada una de las bolas se producirán pequeñas ondulaciones en la cama elástica (el espacio-tiempo) y son precisamente esas ondulaciones lo que hoy conocemos como ondas gravitacionales.

¿Por qué son tan difíciles de detectar?

La forma de detectar este tipo de ondas es tratar de medir los pequeños desplazamientos que provocan. El problema es que la gravedad es una fuerza muy débil, con lo que las ondas gravitacionales son extremadamente pequeñas y son necesarias masas extraordinariamente grandes y muy aceleradas, como las de un sistema binario formado por dos agujeros negros, para que se generen ondas que podamos detectar.

Aún así, una onda gravitacional muy fuerte sólo es capaz de producir un desplazamiento muy pequeño, del orden de la milésima parte de un protón, y por eso su detección es un reto tecnológico tan grande. "El instrumental que se ha utilizado es muy bueno, muy preciso, porque estamos muy al límite", explica Sintes.

Además, por si eso no fuera suficiente, los sistemas que pueden producir este tipo de ondas gravitacionales son muy poco frecuentes en el universo y suelen estar a varios años luz de distancia, lo que complica aún más la detección.

El observatorio LIGO funciona mediante dos interferómetros láser colocados en forma de L. "Las ondas gravitacionales distorsionan el espacio-tiempo, es decir, modifican la distancia entre objetos y eso es lo que medimos", explica Sintes, de forma que, "cuando una onda llega a la Tierra, la longitud de un brazo del interferómetro cambia de forma distinta al otro".

Vista aérea del observatorio LIGO de Hanford.

Vista aérea del observatorio LIGO de Hanford.

Precisamente el hecho de que sea tan complicado detectar esos pequeños desplazamientos, es por lo que muchos científicos aguardaban con cautela el anuncio de LIGO. En marzo de 2014 otra colaboración científica, el experimento BICEP2, anunció la detección de ondas gravitacionales primordiales, que son las que surgieron en el Big Bang que dio origen al universo. Sin embargo, el estudio no superó la revisión científica.

La diferencia es que en este caso el estudio ya cuenta con el respaldo de una publicación científica con revisión por pares. Así que todo indica que, esta vez sí, estamos ante el descubrimiento científico del año.