Mirar con otros ojos: ¿Qué son y por qué importan las ondas gravitacionales?

El poder mirar el mundo tiene que ver con poder detectar nuestro entorno.Nuestro mejor aliado desde los albores de la humanidad es la luz: primero la que pueden ver nuestros ojos (luz visible) y luego la que está más cerca de ese trozo del espectro (ultravioleta e infraroja). Durante el siglo XIX se fueron descubriendo nuevas clases de ondas electromagnéticas, como los rayos X, la radiación gamma y las ondas de radio, entre otras. Los trabajos de Michel Faraday y James Clerk Maxwell fueron fundamentales para ir comprendiendo esta clase de campos.

A inicios del siglo XX, cuando la física comenzó a mostrar nuevas y enormes sorpresas ante la física clásica de finales del XIX, los descubrimientos de la radioactividad, la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad general abrieron nuevas fronteras para comprender la naturaleza del universo. Esta última teoría es por la cual el alemán Albert Einstein se volvió tremendamente popular (tanto en el mundo científico como en la cultura pop). Einstein no solo reformulo las ideas previas de Newton sobre la gravitación, si no que nos explicó una nueva idea al respecto: el continuo espacio-tiempo.

Para lograr detectar una onda gravitacional se requirió usar mucho ingenio en para el desarrollo de esta tecnología. Más de 1.000 personas de Caltech, MIT y otros centros trabajaron por más de quince años mejorando este instrumento.

El espacio-tiempo es un continuo que explica como las dimensiones espaciales están íntimamente ligadas con el tiempo. Este modelo ha sido capaz de explicar muchos fenómenos, tanto microscópicos como astronómicos durante el siglo XX. El espacio-tiempo se deforma como consecuencia de la presencia de masa. Cuando hay grandes masas, se deforma mucho más. Como una gran tela estirada en todos sus bordes, será modificada su forma si cae una pelota o una persona encima. Las nuevos objetos sobre está tela tendrán trayectorias que serán deformadas por los cambios hechos por los objetos de mayor masa. Podemos comprender que la trayectoria de los planetas cercanos es elíptica por la deformación que realiza el sol sobre este plano del espacio tiempo del sistema solar.

Las ondas gravitacionales son un fenómeno cuando dos objetos muy masivos, como dos agujeros negros, chocan en el universo. Estás ondas deforman el “mantel” que las rodean y viajan por el espacio a la velocidad máxima posible para todas las ondas (y el universo completo): la velocidad de la luz. Aunque los choques de cualquier objeto con masa generan ondas gravitacionales, estás son tan pero tan pequeñas a nuestra escala que son indetectables. La gravedad es una fuerza muy dependiente de la masa de los cuerpos y nosotros somos solo polvo de estrellas. Tan solo pocos fenómenos del universo, de objetos de descomunal masa, podrían dar ondas capaces de ser medidas por sistemas muy sofisticados, como para detectar diferencias de 0,0000000000000000000001 metros.

Uno de estos fenómenos es la colisión de dos agujeros negros. Masa + velocidad = ondas. Estás ondas son tan poderosas que son capaces de modificar en las cercanías de su fuente las distanciasentre los objetos y hacer el tiempo se acelera y desacelera, como si hubiera una tormenta temporal. Pero eso solo ocurre en su entorno cercano. Para nosotros, que no estamos (ni queremos estar) cerca de dos agujeros negros, debemos ser capaces de medir cómo afecta una onda gravitacional en la Tierra.

Para lograr detectar una onda gravitacional se requirió usar mucho ingenio en para el desarrollo de esta tecnología. Más de 1.000 personas de Caltech, MIT y otros centros trabajaron por más de quince años mejorando este instrumento.La medición de la onda gravitacional fue detectada por el observatorio de interferometría láser de ondas gravitacionales (LIGO). Ellos tienen dos instrumentos (uno en Luisiana y otro en Washinton) los cuales tienen dos láseres de cuatro kilómetros de longitud, que están todo el día sincronizando sus ondas, como lo están los dientes del cierre de una chaqueta.

Se espera que los científicos podrán observar más allá de lo que han imaginado, porque como humanidad, y gracias a Einstein, hemos ganado un nuevo sentido para observar la realidad.

Cuando pasaron las ondas gravitacionales por la tierra, eso deformo imperceptiblemente nuestro tiempo-espacio. Para cualquiera, excepto para LIGO. Cuando este instrumento se ve afectado por una onda gravitacional la masa del objeto se deforma, comprimiendo y expendiendo el espacio-tiempo, haciendo que la luz de los láseres demore más (o menos) en viajar entre los brazos del instrumento. Esta diferencia del tiempo, es la que confirmó la existencia de estás ondas gravitacionales. Es el instrumento que ha alcanzado la mayor precisión científica jamás lograda (la diezmilésima parte del diámetro de un átomo).

Einstein en 1915 explicó que una posible consecuencia de su teoría de relatividad general era encontrar estás ondas, que cuando las dominemos como la luz, podrán mostrarnos los misterios que tiene el universo “con otros ojos”. Los ojos de la gravedad. Este descubrimiento tiene una importancia enorme y probablemente recibirá en los próximos años el Premio Nobel de Física, ya que confirma una idea que tardo un siglo en conocerse. Este es el comienzo de nuevos desafíos para comprender y caracterizar estas ondas que hasta hoy no sabíamos si existían. Se espera que los científicos podrán observar más allá de lo que han imaginado, porque como humanidad, y gracias a Einstein, hemos ganado un nuevo sentido para observar la realidad.

Publicado originalmente en MQLTV http://mqltv.com/mirar-con-otros-ojos-que-son-y-por-que-importan-las-ondas-gravitacionales/