Transportan información acerca del movimiento de los objetos en el Universo, y se espera que permitan observar la historia del Cosmos hasta instantes remotos. Gracias a ellas se pueden entender los mecanismos por los que suceden las colisiones entre agujeros negros o las explosiones de estrellas.
TILL MUNDZECK (DPA), WASHINGTON
El 14 de septiembre de 2015 el espacio-tiempo se estremeció: dos agujeros negros se fusionaron en una galaxia situada a unos 1.300 millones de años luz de la Tierra. En esta ocasión el temblor cósmico desatado por ese violento acontecimiento no pasó desapercibido en la Tierra. En Estados Unidos temblaron dos detectores de ondas gravitacionales recién terminados, antes incluso de que comenzase su periodo oficial de observación. Con ello, el observatorio LIGO consiguió la primera demostración directa de la existencia de ondas gravitacionales, justo cien años después de que Albert Einstein las predijera.
Este descubrimiento, merecedor de un Premio Nobel, abre un nuevo capítulo en la física y la astronomía. "Es el comienzo de lo que muchos describen como la astronomía de las ondas gravitacionales", apunta uno de los fundadores del Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO), el profesor Rainer Weiss, del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Las ondas gravitacionales permitirán observar objetos masivos, como las explosiones de supernovas o la fusión de agujeros negros. Según Einstein, esas ondas se generan cuando las masas se aceleran, se propagan a la velocidad de la luz y comprimen yestiran el espacio-tiempo. También un niño provoca ondas gravitacionales cuando salta sobre un trampolín, pero estas son demasiado débiles para medirlas con la tecnología existente.
Con ayuda de un sistema de láser ultrasensible, LIGO escucha las vibraciones del Universo. Los láser están dipuestos en el interior de dos brazos de cuatro kilómetros de largo cada uno, dispuestos en forma de L. Si una onda gravitacional pasa por el observatorio, la longitud de ambos brazos cambia mínimamente. "La fusión de los agujeros negros comprimieron y estiraron los brazos un máximo de dos attómetros, unas 1.000 veces menos que el diámetro del núcleo de un átomo de hidrógeno", explica el profesor Bruce Allen, director en el Instituto Max Planck de Física Gravitacional de Potsdam y Hannover, que participa en la investigación y donde por primera vez se percataron de la señal.
Esta apareció claramente ante los monitores de los investigadores cuatro días antes de que LIGO comenzase oficialmente con la observación, cuando se acababan de terminar los preparativos técnicos. "Era el primer día en que los detectores funcionaban de forma uniformemente estable", cuenta el profesor Karsten Danzmann, también director en el Instituto Max Planck. A pesar de la espectacularidad de esta primera comprobación directa, casi ningún investigador dudaba ya de la existencia de las ondas gravitacionales. Y por eso a los científicos les emociona casi tanto el nuevo mundo de posibilidades de observación que se abre con este hallazgo.
"No sólo hemos demostrado la existencia de ondas gravitacionales, sino un sistema doble de dos agujeros negros. ¡Dos descubrimientos de una vez!", celebra Allen. "Los dobles agujeros negros sólo se pueden demostrar a partir de las ondas gravitacionales, ya que no emiten luz ni radiación electromagnética", agrega la profesora Alessandra Buonanno, directora de Física Gravitacional en el Max Planck. Los investigadores pudieron analizar en detalle la fusión del 14 de septiembre. "Los agujeros negros tenían 29 y 36 veces más la masa de nuestro Sol, respectivamente. Sin embargo, el agujero negro fusionado sólo tiene 62 masas solares", relata Allen.
Según la equivalencia entre masa y energía (E=mc2) establecida por Einstein en su teoría de la relatividad, las tres masas restantes fueron irradiadas en forma de energía de ondas gravitacionales en menos de un cuarto de segundo. "Por un breve espacio de tiempo, este objeto fue el más energético de todo el Universo. Y sin embargo, permaneció totalmente oscuro", subraya Danzmann.
En el futuro los investigadores de ondas gravitacionales quieren descubrir más cosas de este tipo de objetos. "Nada desvía las ondas gravitacionales. Eso quiere decir que con ellas podemos observar en detalle los objetos del cosmos más profundo", dice Weiss. "Una de las observaciones más emocionantes sería la de una supernova. Con ayuda de las ondas gravitacionales podríamos ver qué es lo que realmente ocurre en el corazón de una explosión estelar de ese tipo".
Según los rumores, LIGO ya atisbó otros hallazgos. La revista científica británica New Scientistcree que el observatorio al menos detectó tres señales. "Es, con seguridad, el comienzo de una nueva era en la astronomía", asegura Allen al referirse al histórico descubrimiento. "Einstein no creía que pudiese demostrarse la existencia de las ondas gravitacionales, y no creía en losagujeros negros. Creo que se alegraría de no haber tenido razón en ninguno de los casos".
Este descubrimiento, merecedor de un Premio Nobel, abre un nuevo capítulo en la física y la astronomía. "Es el comienzo de lo que muchos describen como la astronomía de las ondas gravitacionales", apunta uno de los fundadores del Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO), el profesor Rainer Weiss, del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Las ondas gravitacionales permitirán observar objetos masivos, como las explosiones de supernovas o la fusión de agujeros negros. Según Einstein, esas ondas se generan cuando las masas se aceleran, se propagan a la velocidad de la luz y comprimen yestiran el espacio-tiempo. También un niño provoca ondas gravitacionales cuando salta sobre un trampolín, pero estas son demasiado débiles para medirlas con la tecnología existente.
Con ayuda de un sistema de láser ultrasensible, LIGO escucha las vibraciones del Universo. Los láser están dipuestos en el interior de dos brazos de cuatro kilómetros de largo cada uno, dispuestos en forma de L. Si una onda gravitacional pasa por el observatorio, la longitud de ambos brazos cambia mínimamente. "La fusión de los agujeros negros comprimieron y estiraron los brazos un máximo de dos attómetros, unas 1.000 veces menos que el diámetro del núcleo de un átomo de hidrógeno", explica el profesor Bruce Allen, director en el Instituto Max Planck de Física Gravitacional de Potsdam y Hannover, que participa en la investigación y donde por primera vez se percataron de la señal.
Esta apareció claramente ante los monitores de los investigadores cuatro días antes de que LIGO comenzase oficialmente con la observación, cuando se acababan de terminar los preparativos técnicos. "Era el primer día en que los detectores funcionaban de forma uniformemente estable", cuenta el profesor Karsten Danzmann, también director en el Instituto Max Planck. A pesar de la espectacularidad de esta primera comprobación directa, casi ningún investigador dudaba ya de la existencia de las ondas gravitacionales. Y por eso a los científicos les emociona casi tanto el nuevo mundo de posibilidades de observación que se abre con este hallazgo.
"No sólo hemos demostrado la existencia de ondas gravitacionales, sino un sistema doble de dos agujeros negros. ¡Dos descubrimientos de una vez!", celebra Allen. "Los dobles agujeros negros sólo se pueden demostrar a partir de las ondas gravitacionales, ya que no emiten luz ni radiación electromagnética", agrega la profesora Alessandra Buonanno, directora de Física Gravitacional en el Max Planck. Los investigadores pudieron analizar en detalle la fusión del 14 de septiembre. "Los agujeros negros tenían 29 y 36 veces más la masa de nuestro Sol, respectivamente. Sin embargo, el agujero negro fusionado sólo tiene 62 masas solares", relata Allen.
Según la equivalencia entre masa y energía (E=mc2) establecida por Einstein en su teoría de la relatividad, las tres masas restantes fueron irradiadas en forma de energía de ondas gravitacionales en menos de un cuarto de segundo. "Por un breve espacio de tiempo, este objeto fue el más energético de todo el Universo. Y sin embargo, permaneció totalmente oscuro", subraya Danzmann.
En el futuro los investigadores de ondas gravitacionales quieren descubrir más cosas de este tipo de objetos. "Nada desvía las ondas gravitacionales. Eso quiere decir que con ellas podemos observar en detalle los objetos del cosmos más profundo", dice Weiss. "Una de las observaciones más emocionantes sería la de una supernova. Con ayuda de las ondas gravitacionales podríamos ver qué es lo que realmente ocurre en el corazón de una explosión estelar de ese tipo".
Según los rumores, LIGO ya atisbó otros hallazgos. La revista científica británica New Scientistcree que el observatorio al menos detectó tres señales. "Es, con seguridad, el comienzo de una nueva era en la astronomía", asegura Allen al referirse al histórico descubrimiento. "Einstein no creía que pudiese demostrarse la existencia de las ondas gravitacionales, y no creía en losagujeros negros. Creo que se alegraría de no haber tenido razón en ninguno de los casos".
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