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Qué son las ondas gravitacionales, la forma de conocer el universo

Tres científicos recibieron el Premio Nobel de Física 2017 por el descubrimiento de las ondas gravitacionales, un fenómeno que permite entender mejor la relación entre espacio y tiempo, y la construcción del universo.

03-10-2017, 9:40:05 AM
ondas gravitacionales

Tres científicos estadounidenses ganaron este martes el Premio Nobel de Física 2017 por inaugurar una nueva era en la astronomía al detectar las ondas gravitacionales, ondulaciones en el espacio y tiempo previstas por Albert Einstein hace un siglo.

El trabajo de Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne coronó cincuenta años de esfuerzos experimentales por parte de científicos e ingenieros.

Medir las ondas gravitacionales proporciona una nueva manera de observar el cosmos, ayudando a los científicos a explorar la naturaleza de misteriosos objetos como agujeros negros y estrellas neutrones. También puede permitir el acceso a los inicios del universo.

La primera detección de las ondas desató un furor científico cuando fue anunciado a comienzos de 2016 y los equipos involucrados en el descubrimiento han sido ampliamente considerados como favoritos para el premio del martes.

“Asistimos al amanecer de un nuevo campo: la astronomía de las ondas gravitacionales”, anunció a periodistas Nils Martensson, presidente interino del Comité del Nobel para la Física. “Esto nos enseñará sobre los procesos más violentos del universo y nos llevará a nuevas percepciones sobre la naturaleza de la gravedad extrema”, añadió.

Weiss dijo que el premio de 9 millones de coronas suecas (1.1 millones de dólares) es en realidad un reconocimiento a un millar de personas que trabaja en la detección de las ondas.

Dos instrumentos trabajando al unísono en Estados Unidos, el llamado Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO, por su sigla en inglés), detectó las primeras ondas provocadas por agujeros negros en colisión. Una instalación europea hermana, conocida como VIRGO y ubicada en Italia, también detectó ondas más recientemente.

Una forma de escuchar al universo

El científico del Instituto de Ciencias Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Marcelo Salgado Rodríguez, explicó hace un tiempo que las ondas gravitacionales se producen por perturbaciones en la trama del espacio-tiempo por los efectos del desplazamiento de masas enormes.

Estas perturbaciones se desplazan a la velocidad de la luz en forma de ondas y nada las detiene, detalló el especialista en un comunicado de la Academia Mexicana de las Ciencias (AMC).

Salgado Rodríguez dijo que el problema de las ondas de este tipo “es que su amplitud es muy pequeña y se requiere de una sensibilidad enorme, por eso pasaron muchos años para lograr tener la instrumentación necesaria para su detección”.

De modo que el descubrimiento de las ondas gravitacionales emitidas por agujeros negros, la explosión de supernovas y sistemas binarios es “tan importante como el descubrimiento de la partícula de Higgs y definitivamente abrirá una ventana en el tema de detección”.

El científico resaltó que ahora se tiene la capacidad de detectar ondas gravitacionales que se propagan a través del espacio-tiempo, sin importar lo que haya entre la fuente y la Tierra.

La detección de las ondas gravitacionales se hizo en Estados Unidos el 14 de septiembre de 2015 por los instrumentos del observatorio LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), interferómetros con túneles en forma de “L”, que miden cada uno tres kilómetros.

Existen dos de tales interferómetros separados por unos cuatro mil kilómetros; uno se encuentra en Livingston, Louisiana y otro en Hanford, Washington.

La comparación de los momentos de llegada de las ondas gravitacionales a los dos detectores LIGO mostraron 7.1 milisegundos de diferencia, datos que confirmaron su existencia, precisó el especialista.

Así que “lo que detectaron estos interferómetros fue la fusión de dos agujeros negros, que por definición no emiten luz, pero sí ondas gravitacionales, entonces hasta ahora no había otra forma de detectar esa actividad”, destacó Salgado.

Albert Einstein, el pionero

En su oportunidad, la investigadora del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), Nora Bretón Báez, abundó que el científico alemán Albert Einstein predijo de manera teórica la existencia de las ondas gravitacionales en su Teoría General de la Relatividad de 1915.

Este fenómeno 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, explicó Bretón Báez.

Si bien ahora no se había observado de manera directa este fenómeno, sí se hizo de manera indirecta desde la década de 1980, recordó la especialista del Departamento de Física.

Detalló que el hallazgo del pulsar binario PSR 1913+16 por Joseph Taylor y Russell Hulse, que les valió el Premio Nobel de Física en 1993, fue de gran interés debido a que la medición de la disminución de los períodos en púlsares binarios confirmó de manera indirecta la existencia de la radiación gravitacional.

Bretón Báez agregó que al ser perturbaciones del espacio-tiempo, las ondas gravitacionales no chocan, de modo que se propagan sin ser perturbadas.

“Ocurren en todo el universo, pero tienen que ser muy violentas para poder ser captadas por detectores como LIGO”, afirmó la especialista, quien consideró que el descubrimiento abre la puerta a nuevos proyectos de investigación.

Uno de los más relevantes es LISA (Laser Interferometer Space Antenna), que es un satélite que lanzará la Agencia Espacial Europea para observar ondas gravitacionales mediante tres satélites y la aplicación de técnicas de interferometría láser, las cuales requieren mediciones de alta precisión, abundó Bretón Báez.

La investigadora añadió que a raíz de la noticia difundida, la radiación gravitacional se podría usar para estudiar regiones poco exploradas del universo.

“Por ejemplo, el centro de las galaxias no se puede observar porque la luz que proviene de ahí sufre muchas interferencias, es dispersada por todo el polvo”, comentó.

“Si se pudiera detectar la radiación gravitacional que es muy limpia, nos daría idea de cómo se forma y qué hay en el centro de las galaxias”, agregó.

Bretón dijo también que se podría observar cómo se forman las estrellas porque ahora lo que se ve en los telescopios son nubes de polvo, pero nunca se sabe qué pasa adentro porque la luz sale de manera muy dispersa.

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