Ondas gravitacionales

El ardid científico que garantiza que esta vez el hallazgo es verdad

Una señal falsa hace cinco años sirvió para que físicos y técnicos de LIGO perfeccionaran al máximo sus análisis.

Vista aérea del observatorio LIGO de Hanford.

Vista aérea del observatorio LIGO de Hanford.

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Marzo de 2011. El día había amanecido despejado, algo a lo que están bien acostumbrados en la soleada California. Los pasillos del hotel se encontraban desbordados de caras sonrientes y expectantes. Periodistas especializados, fotógrafos, físicos, ingenieros, familiares... todos rezumaban esa sensación de nervios y la mayoría apenas había conseguido dormir unas horas durante la noche.

Quedaban tan solo unos minutos para comenzar la gran conferencia de prensa y, a pesar de que aún no eran ni las 11:00 de la mañana, en el Hall aparecen las primeras botellas de champán. "¿No es demasiado temprano para empezar a beber?", preguntaba entre bromas Jay Marx, director de LIGO, el mayor experimento para detección de ondas gravitacionales.

Entonces, se abrió paso entre la muchedumbre y se aproximó a la tarima para dar la gran noticia. Y como un castillo de cartas en un vendaval, la emoción se desvanece en cuanto comienza la rueda de prensa: todo había sido falso. Un test. Una prueba para evaluar su trabajo.

Las radiantes caras de los asistentes cambiaron en un instante. Una fría bocanada de decepción inundó el salón pero, tras unos minutos de silencio y entre miradas resignadas, comenzaron los primeros aplausos. El ambiente se relajó, empezaron a escucharse risas, vítores y un par de corchos de champán volaron por los aires. Jay Marx respiró aliviado: al final, todo había salido bien.

No fue una broma. Tampoco fue un error. El engaño, al que todos ahora conocemos como Evento Big Dog, fue premeditado y calculado hasta sus últimas consecuencias.

Recreación artística de una onda gravitacional.

Recreación artística de una onda gravitacional.

Las siglas LIGO corresponden al más avanzado experimento para detectar ondas gravitacionales, uno de los retos más fascinantes a los que se enfrenta la ciencia moderna.

Explicado de manera sencilla diríamos que, al igual que al acelerar una carga obtenemos una radiación electromagnética, los físicos piensan que si se aceleran grandes masas se debería obtener radiación gravitacional. El propio Einstein teorizó sobre su existencia y desde entonces miles de científicos han estudiado grandes eventos cósmicos en los que están envueltos cuerpos muy masivos a la búsqueda de estas ondas en el espacio-tiempo.

Es posible que usted piense "ondas gravitacionales, ¿y a mí qué?", pero su detección va a cambiar la manera en la que observamos el universo. Su importancia es tal que rivaliza con el hallazgo del esquivo bosón de Higgs, y su anuncio significa con toda probabilidad un premio directo en la próxima entrega de los Nobel.

Por eso hay que estar muy seguro. Anunciar un descubrimiento de tal magnitud conlleva infinidad de comprobaciones previas, algunas de ellas tan radicales como la que se escenificó en aquel hotel de California en 2011.

Las primeras obras comenzaron en 1984 y veinte años después, en 2004, los instrumentos por fin estaban listos para iniciar las actividades: tres grandes interferómetros (dos en Hanford, Washington, y uno en Livingston, Louisiana) y aproximadamente un millar de científicos involucrados en el proyecto. Todos los que trabajaban allí sabían que se enfrentaban a un desafío de proporciones históricas pero también sabían que su trabajo iba a ser observado con lupa.

Desde el inicio de las actividades un reducido grupo de investigadores se dedicaría a introducir señales falsas de manera aleatoria para asegurarse de que las confirmaciones eran lo más precisas posibles. Para explicarlo mejor, es como si en el CERN alguien se dedicara a introducir bosones de Higgs falsos para comprobar la capacidad de detección del personal y los equipos… Un examen sorpresa para niños grandes, un simulacro de incendio para científicos.

Señal “Big dog” captada por LIGO en 2010

Señal “Big dog” captada por LIGO en 2010

Todo funcionaba según lo previsto. Las señales falsas que aparecían de vez en cuando eran convenientemente detectadas y el personal de LIGO informaba, las descartaba y seguía con su trabajo habitual... hasta que llegó el Big Dog.

Septiembre de 2010. Los ingenieros de servicio se levantaron abruptamente de sus sillas sin apartar la vista de los monitores. Allí estaba, una señal inequívoca causada por la fusión de dos objetos gigantescos, posiblemente dos agujeros negros o dos estrellas de neutrones, y que procedía de la constelación que finalmente le daría su nombre: Canis Major.

Los primeros en detectarla fueron los técnicos del interferómetro en Handford. A las pocas horas la señal se confirma en el observatorio de Livingston. Ambas señales son coherentes y compatibles, mostrando claramente una detección entre las regiones de azul correspondientes a la fluctuación del ruido en los detectores... era exactamente lo que llevaban años esperando.

Constelación de Canis Major.

Constelación de Canis Major.

Durante las siguientes semanas se realizaron incontables pruebas, se descartaron todas las posibilidades y se llegó a la conclusión de que la señal del Gran Perro era compatible con la detección de la primera onda gravitacional.

Por supuesto, todos sabían que podía ser otro test ciego para vigilar su trabajo, otra inyección artificial pero, aunque así fuese, esta vez todas las pautas esperables estaban simuladas a la perfección y provenían de dos instrumentos diferentes... Aunque hubiese sido creada por alguna mente maquiavélica en las altas esferas de LIGO para ponerles a prueba, lo cierto es su obligación era seguir estudiándola y anunciar los resultados si continuaban siendo positivos.

Y así fue. Se llegaron a publicar dos artículos (que posteriormente fueron convenientemente retractados) anunciando la detección de la primera onda gravitacional de la Historia en la constelación de Canis Majoris.

Si se trataba de una señal simulada alguien se estaba tomando muy en serio su trabajo.

Histograma acumulativo de la falsa señal Big Dog publicado en Physical Review.

Histograma acumulativo de la falsa señal Big Dog publicado en Physical Review.

La señal Big Dog fue diseñada de manera tan exacta que logró pasar todos los controles y protocolos de descarte. El éxito de su maniobra convenció a sus secretos responsables de seguir adelante con el engaño para comprobar incluso cómo se debería anunciar al público y a la prensa un descubrimiento de esta clase.

Llegamos así a aquel soleado marzo de 2011, a los pasillos atestados de periodistas en ese hotel en California y al anuncio de que todo había sido un test ciego. La señal Big Dog era falsa pero, lejos de ser una decepción, sirvió para que todos los físicos y técnicos de LIGO perfeccionaran al máximo sus análisis.

Los años han pasado, las pruebas y señales han continuado desfilando en silencio por sus pantallas y la exigencia de los investigadores en LIGO ha sido máxima. Después de más de tres décadas desde que se inició la construcción del primer interferómetro, la confirmación oficial de la primera onda gravitacional por fin ha llegado... Ahora el champán está más que justificado.