Las ondas gravitacionales ayudarán a escuchar los secretos del universo

Lía Masjoan

lmasjoan@ellitoral.com

@lmasjoan

Al igual que el resto de los seres humanos que habitan el planeta Tierra, los santafesinos se sorprendieron esta semana con la noticia de un descubrimiento que, de una vez por todas y 100 años después de la formulación de la Teoría General de la Relatividad, le da la razón al físico alemán Albert Einstein: las ondas gravitacionales existen.

Dicho así, resulta difícil dimensionar si tiene alguna importancia para el común de los mortales o si tendrá alguna utilidad.

Jorge Luis Navarro Sánchez es Licenciado en Física y trabaja en el Instituto de Física del Litoral (UNL - Conicet) de esta ciudad. Consultado por El Litoral, colaboró en encontrar respuestas a las principales dudas que generó el hallazgo ¿Qué son las ondas gravitacionales? ¿Cómo se detectaron? y, fundamentalmente, ¿Para qué sirven?

“Es un antes y un después en la exploración del espacio, tenemos una herramienta más para poder explorarlo, vamos a poder ver qué nos dice, qué más nos esconde porque no conocemos mucho de lo que hay ahí, aproximarnos a los tiempos del Big Bang y a una explicación de cómo se creó el universo”, definió. Estas palabras y un solo dato más alcanzan para vislumbrar la grandeza de este hito físico: hasta ahora solo conocemos el 5 % del universo.

¿Y por qué se podrá conocer más? Las ondas gravitacionales son vibraciones en el espacio-tiempo que se propagan por el universo, el lugar en el que se distribuyen las estrellas, planetas y galaxias, entre otros objetos.

De Einstein a hoy

Hace 100 años, Einstein impactó con los postulados matemáticos de la Teoría General de la Relatividad, donde dejó de considerar al espacio y el tiempo como dos cosas separadas sino como un todo el cual se suele conocer como espacio-tiempo. El ejemplo típico es pensar en una tela elástica que se tensa de cada uno de sus extremos, ese sería el espacio-tiempo ¿Qué pasa con la gravedad allí? “La Teoría de Relatividad General dice que el espacio-tiempo se curva cuando hay algún objeto dentro. Todo objeto que tenga masa, curva el espacio-tiempo”, explicó Navarro. Entonces si ponemos una pelota sobre la tela, se curva. “La relatividad General relaciona la curvatura del espacio con la gravedad y la cantidad de energía que contiene cada objeto”.

Einstein también predijo que todos los objetos que se mueven en el espacio-tiempo van a perturbarlo y hacer que todos los demás objetos presentes también se muevan. Así se producen las ondas gravitacionales, que también se transmiten a la velocidad de la luz. Un ejemplo para graficar esta situación es ver lo que sucede si arrojamos una piedra en la laguna Setúbal.

Como se generan a millones de años luz de la tierra, son muy difíciles de detectar. De hecho, el ser humano tardó 100 años desde que el físico alemán las teorizó hasta que logró captarlas experimentalmente.

“Es un antes y un después en la exploración del espacio, vamos a poder aproximarnos a los tiempos del Big Ban y a una explicación de cómo se creó el universo”. Jorge Navarro. Lic. en Física.

¿Cómo se logró?

Aquí hay que introducir otro concepto: los agujeros negros, clave en este hallazgo. ¿Qué son? Navarro lo explica así: “Son objetos supremamente masivos (con mucha masa) que se producen a través de estrellas que ya han agotado su combustible, es decir, todo el helio y el hidrógeno que queman para producir la luz que generan. Cuando eso se agota, se apagan y ya no podemos verlas. Solo podemos saber de su existencia porque la luz que pasa cerca de ellos es afectada y se curva por efectos gravitacionales (otro postulado de Einstein). Entonces, si un haz de luz pasa cerca de un agujero negro, la gravedad producida por este agujero negro hace que la luz se deflecte y eso es lo que nos permite identificar su presencia”.

Para lograr medir estas ondas gravitacionales, los investigadores observaron las ondas producidas por dos agujeros negros -uno 35 veces mayor y el otro 30 veces mayor que la masa del sol- que se enlazaron y empezaron a orbitar entre sí hasta que se fusionaron. “Ese proceso de fusión, en el que están como bailando uno alrededor del otro, es lo que perturbó el espacio-tiempo y, a medida que se iban acercando, liberaron una energía equivalente a tres veces la masa del sol. Lo cual es una gran cantidad de energía”, calificó el licenciado.

Si bien es una energía muy grande, aquí se detectaron pequeñas perturbaciones, muy tenues. Es que ocurrieron a 1.300 millones de años luz. “Eso es lejísimos de nosotros”. Y claro: si un año luz es la distancia que recorre un haz de luz durante un año, 1.300 millones de años luz es una distancia enorme. Y allí sucedió la fusión de estos agujeros negros que el 14 de septiembre del año pasado permitieron detectar las famosas ondas que auguró Einstein.

¿Y ahora?

El cosmos se abre ante la humanidad, como una caja de pandora. No solo se podrá ver con telescopios qué hay en el universo, sino que se podrá escuchar qué sucedió a distancias mucho más alejadas de la tierra.

“Hasta ahora, con la astronomía convencional nos basábamos principalmente en la visión a partir de la detección de ondas electromagneticas, con los telescopios podemos ver objetos como el Sol que es la estrella más cercana, hasta otras galaxias que están muy lejos pero podíamos verlas. Con las ondas gravitacionales se dice que lo que también vamos a poder hacer es escuchar el universo porque son ondas que se pueden asemejar a las ondas sonoras y nos dejaran encontrar objetos invisibles hasta ahora. Al sentido de la vista le vamos a sumar el de la audición para explorar el universo y vamos a llegar mucho más lejos”. Mientras que con la astronomía con las herramientas que se poseían actualmente se puede llegar a una distancia de observación de 300 mil años luz en la edad del universo, con el estudio de las ondas gravitacionales se podrá llegar a analizar eventos que sucedieron hasta 1.300 millones de años luz e incluso más.

“Ahí radica la gran fortaleza de este descubrimiento, se abre un nuevo panorama de exploración y somos afortunados de poder vivir un evento así, es una gran motivación para la comunidad científica”, finalizó Jorge Navarro, una gran ayuda para poder entender la verdadera importancia del trabajo de cientos de investigadores alrededor del mundo.

Ligo, Virgo y Lisa

Los Observatorios de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales -LIGO-, en EEUU, captaron las ondas producidas por la fusión de dos agujeros negros. Lo hizo a través de un gran instrumento óptico de precisión desarrollado por los institutos de California y Massachusetts. Participaron más de 1000 científicos de 15 países, incluido Argentina.

LIGO son los pioneros pero hay otros equipos que investigan este fenómeno. En Italia están desarrollando VIRGO, un detector europeo que espera captar señales idénticas a LIGO. Pero además, la Agencia Espacial Europea desarrolla LISA con el objetivo de lanzar al espacio un detector de ondas gravitacionales en el año 2030.