Detectan ondas gravitacionales previstas por Albert Einstein

WASHINGTON, ESTADOS UNIDOS (11/FEB/2016).- Equipos internacionales de investigadores confirman la primera detección directa de ondas gravitacionales, un avance mayúsculo para la física que abre una nueva ventana al Universo y sus misterios.

"Este paso adelante marca el nacimiento de un dominio enteramente nuevo de la astrofísica, comparable al momento en que Galileo apuntó por primera vez su telescopio hacia el cielo" en el siglo XVII, dijo France Cordova, directora de la Fundación Nacional Estadounidense de Ciencias (National Science Foundation), que financia el laboratorio Ligo.

El descubrimiento, que corona esfuerzos de décadas, confirma una predicción efectuada por Albert Einstein en su teoría general de la relatividad de 1915.

Estas ondas gravitacionales fueron detectadas en Estados Unidos el pasado 14 de septiembre por los instrumentos del observatorio Ligo (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), que miden cada uno cuatro kilómetros.

Este descubrimiento fue realizado en colaboración con equipos científicos europeos, especialmente los investigadores del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) francés, del equipo Virgo.

"Esta nueva mirada sobre la inmensidad celeste permitirá profundizar nuestra comprensión del cosmos y conducir a descubrimientos inesperados", dijo Cordova.

Las ondas gravitacionales son producidas por perturbaciones en la trama del espacio-tiempo por los efectos del desplazamiento de un objeto de enorme masa. Estas perturbaciones se desplazan a la velocidad de la luz en la forma de ondas y nada las detiene.

Este fenómeno, adelantado por Einstein hace un siglo, suele ser representado como la deformación que ocurre cuando un peso reposa sobre una red. En este caso, la red representa el entramado espacio-tiempo.

El físico Benoît Mours, del CNRS, consideró que el descubrimiento era "histórico" porque permite "verificar de forma directa una de las predicciones de la teoría general de la relatividad".

Agujeros negros

Por este descubrimiento, los físicos han determinado que las ondas gravitacionales detectadas en septiembre nacieron en la última fracción de segundo antes de la fusión de dos agujeros negros, objetos celestes aún misteriosos que resultan del colapso gravitacional de enormes estrellas.

La posibilidad de una colisión entre estos cuerpos había sido predicha por Einstein, pero el fenómeno jamás había sido observado.

De acuerdo con la teoría general de la relatividad, un par de agujeros negros en que cada uno orbita en torno al otro pierde energía, produciendo las ondas gravitacionales. Son estas ondas las que fueron detectadas el 14 de septiembre del año pasado, exactamente a las 16H51 GMT.

El análisis de los datos permitió determinar que esos dos agujeros negros se fusionaron hace unos 1.300 millones de años. Cada uno de ellos era entre 29 y 36 veces mayores que el Sol.

La comparación de los momentos de llegada de las ondas gravitacionales a los dos detectores Ligo (7.1 milisegundos de diferencia) distantes tres mil kilómetros uno del otro, y el estudio de las características de las señales medidas, confirmaron la detección.

Los científicos apuntan que la fuente de las ondas estuvo probablemente en el hemisferio sur del cielo, pero un mayor número de detectores habría permitido establecer una localización más precisa.

"Las ondas gravitacionales pueden ser aún más revolucionarias de lo que ha sido el telescopio, porque son diferentes de las fuentes luminosas", consideró el astrofísico David Shoemaker, responsable por Ligo en el Instituto de Tecnología de Massachussetts (MIT). "Este descubrimiento genera entusiasmo para la física y es muy prometedor para la astrofísica y la astronomía".

Así, será posible obtener señales provenientes de diferentes cuerpos de enorme masa como los agujeros negros y las estrellas de neutrones.

"Las primeras aplicaciones que vemos ahora son para los agujeros negros, porque no emiten luz y no los podríamos ver sin las ondas gravitacionales", destacó, para añadir que por el momento se ignora cómo crecen estos objetos, que se hallan en el centro de casi todas las galaxias.

Explorar el Universo

Por ello, "las ondas gravitacionales pueden ayudar a explicar la formación de las galaxias", dijo Shoemaker.

"La humanidad posee ahora otra herramienta para explorar el Universo", añadió Tuck Stebbins, jefe del laboratorio de astrofísica gravitacional del centro Goddard, de la NASA.

"La gravedad es la fuerza que controla el Universo y el hecho de poder ver sus radiaciones nos permite observar los fenómenos más violentos y fundamentales del cosmos, que de otra forma son imposibles de observar", dijo Stebbins.

El hecho de poder detectar estas ondas que viajan sin perturbación por millones de años torna posible remontarse al primer milisegundo del llamado Big Bang.

Una prueba indirecta de la existencia de las ondas gravitacionales había sido producida por el descubrimiento, en 1974, de un púlsar y de una estrella de neutrones que rotaban una en torno de la otra a alta velocidad. Russell Hulse y Joseph Taylor ganaron el premio Nobel de Física de 1993 por este hallazgo.

Uno de los dos detectores de ondas gravitacionales del proyecto Ligo se encuentra en Livingston, en el sureño estado de Luisiana, y el otro está en Hanford, en el estado de Washington (noroeste). Ambos son equipados con interferómetros, que miden interferencias y permiten capturas extraordinariamente precisas de diversos tipos de ondas.

Este equipo trabaja en estrecha colaboración con el equipo franco-italiano Virgo, situado cerca de Pisa, en Italia, que deberá estar plenamente operativo hacia fines de año. Tanto Ligo como Virgo se han equipado recientemente con instrumentos de medición más modernos y precisos.

El descubrimiento de las ondas gravitacionales es publicado en la revista estadounidense Physical Review Letters.

Las ondas gravitacionales revolucionan el mundo científico, pero ¿qué son?

Albert Einstein formuló con su Teoría de la Relatividad General la existencia de las ondas gravitacionales, una especie de olas en el Universo. Pero la comunidad científica ha tenido que esperar cien años hasta poder dar la razón, con pruebas, a una de las mentes más privilegiadas del siglo XX.

Demostrar la existencia de estas ondas era el último reto pendiente de la Teoría de la Relatividad General, que Einstein formuló en 1915. La Universidad de las Islas Baleares en España, una de las implicadas en la colaboración científica LIGO, ofrece en su web algunas respuestas para entender qué son y para qué sirven.
 
¿Qué son las ondas gravitacionales?
 
Usando una metáfora, la Universidad las define como "olas en el océano cósmico". Einstein descubrió con la Teoría de la Relatividad que los objetos que se mueven en el Universo producen ondulaciones en el espacio-tiempo -una especie de tejido en el que se desarrollan todos los eventos del Universo- las cuales se propagan por el espacio. Estas son las ondas gravitacionales.
 
¿Para qué sirve haberlas detectado?
 
Las ondas gravitacionales son "una nueva ventana al Universo". Gracias a ellas se pueden entender los mecanismos por los que suceden algunos de los sucesos más violentos del Cosmos, como las colisiones entre agujeros negros o las explosiones de estrellas. Se podría incluso estudiar lo que pasó un milisegundo después del Big Bang.

También marcarán el inicio de una nueva era en astronomía porque el Universo es casi transparente para ellas, lo que permitirá observar fenómenos astrofísicos que de otra manera permanecerían ocultos -la formación de agujeros negros o cómo se comporta la materia en condiciones extremas-.
 
¿Pero, por qué son tan importantes para explorar el Universo?
 
El conocimiento del Cosmos se realiza ahora, principalmente, a través de la radiación electromagnética (luz), con ellas se puede "ver", mientras que con las ondas gravitacionales sería como "oír", lo que permitiría pasar a través de los objetos que hay entre la Tierra y el otro extremo del Universo, pues las ondas lo atraviesan todo.
 
¿Por qué se ha tardado tanto en saber a ciencia cierta de su existencia?
 
Durante décadas ese nuevo tipo de ondas fue casi ignorado. Algunos científicos dudaban de su existencia y otros pensaban que son tan débiles que nunca se podrían detectar. Pero en la década de los setenta el descubrimiento de los púlsares -estrellas de neutrones que emiten luz mientas giran- llevó a la primera evidencia indirecta de su existencia.

Además, los efectos de las ondas gravitacionales son tan pequeños que se necesita detectores gigantescos para intentar dar con ellas.
 
¿Cómo son esos detectores?
 
Se trata de enormes instalaciones que usan una tecnología llamada interferometría láser. El mayor de ellos es el Observatorio de interferometría láser de ondas gravitacionales (LIGO) en Estados Unidos, otros detectores son el Virgo en Italia y el GEO600 en Alemania.

Hasta ahora, los detectores están en la superficie terrestre, pero en un futuro se situarán bajo tierra y la misión eLisa de la Agencia Espacial Europea (ESA) va a colocar un detector en el espacio, lo que permitirá detectar ondas gravitacionales en un rango diferente de frecuencias.
 
Las ondas gravitacionales "contienen la promesa de lo desconocido", asegura la página divulgativa de la colaboración científica LIGO, pues "cada vez que los humanos hemos mirado al Cosmos con 'ojos' nuevos hemos descubierto algo inesperado que ha revolucionado la forma en la que vemos el Universo y nuestro lugar en él".

Con información de EFE y AFP