Detección de ondas gravitatorias en el observatorio LIGO

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

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Sus investigadores anuncian que han detectado ondas gravitatorias en el observatorio LIGO. Es la primera vez que se observan en directo las curvaturas espaciales de tiempo anunciadas por Einstein hace 100 años.

“Señores, hemos detectado ondas gravitatorias. ¡Lo hemos hecho!”, ha comenzado la rueda de prensa del director ejecutivo de LIGO, David Reitze. “Hemos necesitado meses para saber que realmente eran ondas gravitatorias, pero lo más emocionante es ahora mismo. Estamos abriendo una ventana al Universo”.

De hecho, las ondas gravitatorias aportan información sobre su origen. “Podemos escuchar las ondas gravitatorias. Podemos escuchar el universo” dice Gabriela González, portavoz del equipo de investigación de LIGO.

Lo que han oído es que son ondas gravitatorias emitidas en el último momento de la unión de dos agujeros negros. Según la relatividad general de Einstein, dos agujeros negros alrededor perderían energía como ondas gravitatorias. En consecuencia, los dos agujeros negros se aproximarían entre sí, y finalmente se juntarían formando un agujero negro mayor. En este proceso, parte de la masa se convertiría en energía, tal y como indica la famosa fórmula de Einstein, que se liberaría como onda gravitatoria. Pues eso es lo que ha detectado LIGO.

El pasado 14 de septiembre se detectaron las ondas gravitatorias en dos detectores ubicados en Livingston (Louisiana) y Handford (Washington). Estas ondas gravitatorias se emitieron hace 1.300 millones de años y calculan que los agujeros negros que se juntaron eran de 29 a 36 masas solares y que en menos de un segundo 3 masas solares se convirtieron en ondas gravitatorias. También han podido comprobar que esto ocurrió en el hemisferio sur, ya que la señal llegó al detector de Livingstone (Louisiana) 7 milisegundos antes que en Handford (Washington).

Predicción de Einstein

Einstein nunca creyó en los agujeros negros. Pero anunció ondas gravitatorias en 1916. “Einstein dijo que un cuerpo deforma el tiempo espacial que hay a su alrededor”, explica el cosmólogo de la UPV, Jon Urrestilla. “Y una masa que se mueve, además de esa deformación, produce unas ondas gravitatorias”.

La existencia de ondas gravitatorias se demostró en las décadas de 1970 y 1980 con observaciones en pulsares. Sin embargo, “todos ellos han sido mediciones indirectas”, ha subrayado Urrestilla. “Esta es la primera vez que se ha realizado la medición correcta. Nos ha venido una onda y la hemos medido”.

Para ello se han utilizado interferómetros. En eso consiste el experimento LIGO (Láser Interferometer Gravitational-wave Observatory). Cada detector tiene dos brazos en L de 4 kilómetros. Un láser se divide en dos rayos y se hace avanzar y retroceder por cada brazo mediante espejos. Así, la distancia entre los espejos de los extremos se mide con gran precisión. Las ondas gravitatorias modifican esta distancia, aunque sea en muy pequeña medida. El propio Einstein pensaba que este cambio era demasiado pequeño para ser medible, pero LIGO es capaz de medirlo, según han demostrado ahora. De hecho, LIGO es capaz de medir un cambio 10.000 veces el diámetro de un protón. “Hace 100 años que no se han imaginado que alguna vez haya tecnología para medirlo”, dice Urrestilla.

Nuevo sentido, nueva era

“Este descubrimiento es el comienzo de una nueva era --ha dicho González en rueda de prensa-; la astronomía de las ondas gravitatorias es ahora una realidad”. Y Urrestilla está de acuerdo: “Es como tener otro sentido. El telescopio de Galileo nos abrió los ojos para ver el universo, y esto los oídos. Hasta ahora éramos capaces de ver sólo por ondas electromagnéticas, ahora también lo podemos ver o escuchar por ondas gravitatorias”. Precisamente gracias a este nuevo sentido se ha observado por primera vez la unión de dos agujeros negros.

Y pronto vendrá más Urrestilla: “Esta detección tuvo lugar en septiembre y por primera vez han ido muy despacio para comprobar que lo que han hecho está bien. Lo han estudiado muy tranquilamente. Pero estoy seguro de que desde entonces se han detectado otras. Y que esas detecciones empiezan a aparecer poco a poco”.

Una vez conocidos, los investigadores conocerán cómo se debe escuchar. Y vendrá el desarrollo. “El cambio que ha habido desde los telescopios iniciales de Galileo a los terribles radiotelescopios actuales también se va a producir aquí”, afirma Urrestilla. “LIGO tiene la posibilidad de aumentar aún más la sensibilidad. Y en Italia, India y tal vez en Japón también estarán los interferómetros. Así que tendremos cinco orejas para escuchar las ondas gravitacionales. Y así se podrá determinar mucho mejor de dónde proceden estas ondas gravitatorias”.

Y el siguiente paso: “enviar los interferómetros al espacio, como hemos hecho con los telescopios. Para ello la ESA cuenta con un experimento denominado eLISA. Si avanza, el brazo de eLISA tendrá 1000 km y, por tanto, mucha más sensibilidad”.

> Escuchar a Jon Urrestilla la entrevista realizada en Norteko Ferrokarrilla