Detecció d'ones gravitatòries en l'observatori LLIGO

2016/02/11 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika
• Astrofisika

Els seus investigadors anuncien que han detectat ones gravitatòries en l'observatori LLIGO. És la primera vegada que s'observen en directe les curvatures espacials de temps anunciades per Einstein fa 100 anys.

“Senyors, hem detectat ones gravitatòries. Ho hem fet!”, ha començat la roda de premsa del director executiu de LIGO, David Reitze. “Hem necessitat mesos per a saber que realment eren ones gravitatòries, però el més emocionant és ara mateix. Estem obrint una finestra a l'Univers”.

De fet, les ones gravitatòries aporten informació sobre el seu origen. “Podem escoltar les ones gravitatòries. Podem escoltar l'univers” diu Gabriela González, portaveu de l'equip de recerca de LIGO.

El que han sentit és que són ones gravitatòries emeses en l'últim moment de la unió de dos forats negres. Segons la relativitat general d'Einstein, dos forats negres al voltant perdrien energia com a ones gravitatòries. En conseqüència, els dos forats negres s'aproximarien entre si, i finalment s'ajuntarien formant un forat negre major. En aquest procés, part de la massa es convertiria en energia, tal com indica la famosa fórmula d'Einstein, que s'alliberaria com a ona gravitatòria. Perquè això és el que ha detectat LLIGO.

El passat 14 de setembre es van detectar les ones gravitatòries en dos detectors situats en Livingston (Louisiana) i Handford (Washington). Aquestes ones gravitatòries es van emetre fa 1.300 milions d'anys i calculen que els forats negres que es van ajuntar eren de 29 a 36 masses solars i que en menys d'un segon 3 masses solars es van convertir en ones gravitatòries. També han pogut comprovar que això va ocórrer en l'hemisferi sud, ja que el senyal va arribar al detector de Livingstone (Louisiana) 7 mil·lisegons abans que en Handford (Washington).

Predicció d'Einstein

Einstein mai va creure en els forats negres. Però va anunciar ones gravitatòries en 1916. “Einstein va dir que un cos deforma el temps espacial que hi ha al seu al voltant”, explica el cosmólogo de la UPV, Jon Urrestilla. “I una massa que es mou, a més d'aquesta deformació, produeix unes ones gravitatòries”.

L'existència d'ones gravitatòries es va demostrar en les dècades de 1970 i 1980 amb observacions en premessis. No obstant això, “tots ells han estat mesuraments indirectes”, ha subratllat Urrestilla. “Aquesta és la primera vegada que s'ha realitzat el mesurament correcte. Ens ha vingut una ona i l'hem mesurat”.

Per a això s'han utilitzat interferòmetres. En això consisteix l'experiment LLIGO (Làser Interferometer Gravitational-wave Observatory). Cada detector té dos braços en L de 4 quilòmetres. Un làser es divideix en dos raigs i es fa avançar i retrocedir per cada braç mitjançant miralls. Així, la distància entre els miralls dels extrems es mesura amb gran precisió. Les ones gravitatòries modifiquen aquesta distància, encara que sigui en molt petita mesura. El mateix Einstein pensava que aquest canvi era massa petit per a ser mesurable, però LLIGO és capaç de mesurar-ho, segons han demostrat ara. De fet, LLIGO és capaç de mesurar un canvi 10.000 vegades el diàmetre d'un protó. “Fa 100 anys que no s'han imaginat que alguna vegada hi hagi tecnologia per a mesurar-ho”, diu Urrestilla.

Nou sentit, nova era

“Aquest descobriment és el començament d'una nova era --ha dit González en roda de premsa-; l'astronomia de les ones gravitatòries és ara una realitat”. I Urrestilla està d'acord: “És com tenir un altre sentit. El telescopi de Galileu ens va obrir els ulls per a veure l'univers, i això les oïdes. Fins ara érem capaços de veure només per ones electromagnètiques, ara també ho podem veure o escoltar per ones gravitatòries”. Precisament gràcies a aquest nou sentit s'ha observat per primera vegada la unió de dos forats negres.

I aviat vindrà més Urrestilla: “Aquesta detecció va tenir lloc al setembre i per primera vegada han anat molt a poc a poc per a comprovar que el que han fet està bé. Ho han estudiat molt tranquil·lament. Però estic segur que des de llavors s'han detectat unes altres. I que aquestes deteccions comencen a aparèixer a poc a poc”.

Una vegada coneguts, els investigadors coneixeran com s'ha d'escoltar. I vindrà el desenvolupament. “El canvi que hi ha hagut des dels telescopis inicials de Galileu als terribles radiotelescopis actuals també es produirà aquí”, afirma Urrestilla. “LLIGO té la possibilitat d'augmentar encara més la sensibilitat. I a Itàlia, l'Índia i tal vegada al Japó també estaran els interferòmetres. Així que tindrem cinc orelles per a escoltar les ones gravitacionals. I així es podrà determinar molt millor d'on procedeixen aquestes ones gravitatòries”.

I el següent pas: “enviar els interferòmetres a l'espai, com hem fet amb els telescopis. Per a això l'AQUESTA compte amb un experiment denominat eLISA. Si avança, el braç d'eLISA tindrà 1000 km i, per tant, molta més sensibilitat”.

> Escoltar a Jon Urrestilla l'entrevista realitzada en Norteko Ferrokarrilla