Jueves, 7 de Julio de 2016

Ondas gravitacionales: la nueva teoría física que revela los secretos del universo

Un grupo de científicos logró confirmar la existencia de este fenómeno que completa la teoría de la relatividad de Albert Einstein. Veamos lo que este descubrimiento significa para el avance científico.

Esta nota fue publicada originalmente en la edición 300 de revista USERS. Podes suscribirte a la versión impresa y/o digital aquí

Por Juan Silvestrini

En 1905, el científico alemán Albert Einstein publicó los manuscritos originales de la teoría de la relatividad especial. En ellos, el teórico explicaba la física del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias. Sin embargo, no fue hasta 1915 que la teoría de la relatividad se completó con la teoría de la relatividad general. Este nuevo trabajo reemplazó la teoría de la gravedad newtoniana.

Con el paso de los años, y el avance de la tecnología y la ciencia, los especialistas comprobaron las distintas ideas y planteos que el teórico había formulado en su época con sus rudimentarias herramientas. Para sorpresa y admiración de los nuevos profesionales de la materia, cada uno de los campos que la teoría de la relatividad contemplaba fue comprobado.

Sin embargo, hay un elemento que les fue esquivo hasta hoy. La teoría de las ondas gravitatorias, o gravitacionales, explicada por Einstein asegura que cualquier movimiento en el espacio genera una distorsión en la masa de todos los objetos a su paso.

Finalmente, y luego de más de una década de observación, el Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) logró detectar el choque de dos agujeros negros con la masa de entre 29 y 35 veces el tamaño del Sol, a miles de trescientos millones de años luz. Este movimiento generó tal distorsión a su paso, que las ondas llegaron hasta la Tierra y fueron detectadas por dos estaciones de trabajo ubicadas en Washington y Luisiana. Estos cambios en el espacio-tiempo se “escucharon” mediante un corto pitido audible y el movimiento de unos haces de luz en las máquinas de LIGO.

De esta forma, y por primera vez en la historia, se logró comprobar el choque de dos grandes masas de este tipo a millones de años luz. Todo, gracias a este nuevo sentido que propuso Albert Einstein hace más de cien años y que termina de completar cada uno de sus elementos en la teoría de la relatividad.

El choque de dos agujeros negros a miles de millones de años luz generó tanta energía que las ondas llegaron a la Tierra.

El choque de dos agujeros negros a miles de millones de años luz generó tanta energía que las ondas llegaron a la Tierra.

El sexto sentido

Al igual que el ojo es el elemento principal para ver, los oídos permiten oír y la lengua probar un sabor, la comprobación de la teoría de las ondas gravitacionales fue descrita por la comunidad científica como un “sexto sentido” que abrirá nuevas puertas en la investigación del espacio, la física y sus materias allegadas.

Desde LIGO confirmaron que este descubrimiento es comparable con “la primera vez que Galileo Galilei apuntó un telescopio al cielo”. Además, aseguraron que este hecho motivará la construcción de nuevos dispositivos de investigación, el desarrollo de mejor tecnología y una fuerza de trabajo internacional con el objetivo único de investigar lo que sucede a miles de millones de años luz de distancia. “Lo que una vez fue oscuro ahora se utiliza como un GPS guía”, explicaron desde LIGO.

Gracias a esta nueva herramienta, los profesionales pueden medir la intensidad y la frecuencia de las ondas que llegan al planeta a millones de años luz de distancia. De esta forma, es posible descubrir el punto de origen de estas, tanto si las causó la muerte de una estrella como el choque de agujeros negros u otro elemento. Asimismo, se puede trabajar sobre las propiedades de estos cuerpos y comprender en mejor medida lo que sucede lejos del sistema solar. La comunidad científica cree que detectar estas ondas por primera vez es un hallazgo histórico que probablemente reciba un premio Nobel de Física.

Esto va a permitir ver el espacio más allá de la radiación electromagnética. A nivel teórico, sabíamos que los agujeros negros podían chocar, pero nunca habíamos visto uno”, aseveró el director del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA e investigador del CONICET UBA, Fernando Lombardo, en diálogo con radio Mitre. De esta forma se “descubrió un nuevo sentido que nunca se había desarrollado, más allá de la observación”.

Fleming Crim, científico de la National Sciencie Foundation, aseveró que “todos estos descubrimientos son pasos hacia adelante” y que “este marca el nacimiento de la astronomía de las ondas gravitatorias, una nueva herramienta para estudiar el cosmos”. Este descubrimiento no solo motiva a los investigadores actuales, sino que incentiva a las nuevas generaciones de profesionales.

Más de cien años después, los científicos aún siguen investigando y comprobando las teorías de Albert Einstein.

Más de cien años después, los científicos aún siguen investigando y comprobando las teorías de Albert Einstein.

Una comunidad internacional

Este proyecto de LIGO fue llevado a cabo con un equipo internacional de más de mil personas. Estos científicos, de 16 países diferentes, trabajan y se especializan en diferentes disciplinas. De hecho, la mayor parte del equipo no está formada por astrofísicos, sino por científicos e ingenieros que se ocupan de mantener el equipo funcionando a la perfección para detectar cualquier tipo de señal; mientras que otra parte del grupo la componen analistas que se encargan de procesar toda la información recolectada.

 El primer contacto

Si bien el anuncio fue realizado de forma oficial por las autoridades de LIGO el 11 de febrero, las ondas gravitatorias fueron detectadas el 14 de septiembre de 2015 a las 5.51 de la mañana por los dos detectores de la Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), ubicados en Livingston, Louisiana, y Hansford, Washington.

Desde las primeras teorías formuladas por Einstein hasta la actualidad hubo varios acercamientos con las ondas y se tuvieron muchas pruebas indirectas hasta la creación de LIGO.

Este grupo se encargó de construir una máquina capaz de dividir un láser en dos y enviarlos en dos caminos idénticos, pero con distintos ángulos. Una vez que se crea este sendero, se buscan interferencias y diferentes patrones.

En caso de que no perciba ningún tipo de onda, los haces de luz llegarán hasta el final del camino sin alteraciones. Pero, como se comprobó en septiembre, la interferencia de las ondas gravitacionales provoca que el láser se vea estirado y distorsionado. Al llegar al objetivo, los científicos son capaces de analizar el camino del haz de luz para conocer más sobre las ondas y su origen.

El Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) tiene dos centros de estudios, en Washington y Luisiana.

El Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) tiene dos centros de estudios, en Washington y Luisiana.

¿Y ahora?

Este descubrimiento es un gran salto hacia delante en la investigación del cosmos. Sin embargo, es solo el primer paso. “Esto abre muchas posibilidades, pero es solo el comienzo y hay que seguir trabajando. Este descubrimiento produce lo que se llama ‘astronomía gravitacional’, que permite observar el universo gracias a los efectos gravitatorios que, si bien no se pueden ver, ahora podemos advertir gracias a este nuevo sentido”, explicó Lombardo.

Durante muchos años antes de esta comprobación, los científicos de todo el mundo se dedicaron a investigar los agujeros negros, sus orígenes y sus propiedades prácticamente con los ojos vendados. Ahora tienen una de las herramientas más poderosas en su poder. Las máquinas de LIGO encargadas de detectar las ondas serán mejoradas para ser aún más sensibles y tener mayor alcance. De esta forma, se podrían detectar agujeros negros de magnitudes de 200 a 500 veces la masa del Sol.

Asimismo, los científicos esperan estudiar objetos cósmicos más exóticos, como supernovas o estrellas de neutrones. Las supernovas son estrellas que explotaron con tal luminosidad que opacan por completo su galaxia. Por su parte, las estrellas de neutrones son objetos que se fundieron en sus propios núcleos, colapsaron en su propio centro y se volvieron tan densas que el peso de una cuchara sería de 10 millones de toneladas.

El equipo de LIGO no ocultó su entusiasmo durante el anuncio oficial de su descubrimiento: “Transitamos un largo camino, pero esto es solo el comienzo”, aseguró la vocera argentina de LIGO, Gabriela González. “Ahora que sabemos que los agujeros mandan señales, comenzaremos a escuchar al universo”.

El equipo, que no se colocó barreras ni a sí mismo ni al intenso trabajo que tiene por delante, ya sueña con comprobar varios de los fenómenos más extraños de la galaxia, entre ellos, la teoría de las cuerdas. Gracias a las ondas gravitatorias, desde LIGO esperan conocer más sobre esta teoría, que asume que las partículas materiales puntuales son, en realidad, “estados vibracionales” de un objeto extendido más básico, llamado “cuerda” o “filamento”. “Seguramente nos encontraremos con más de una sorpresa”, aseguró el líder del proyecto LIGO, David Shoemaker.

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Descubrimiento doble

Más allá del descubrimiento del nuevo “sentido”, lo interesante de este proyecto es que permitió alcanzar un doble objetivo. A partir de ahora, los científicos van a poder investigar distintos patrones y eventos en el espacio gracias a las ondas. Asimismo, por primera vez en la historia se comprobó que los agujeros negros colisionan, se combinan y generan una impresionante ola de energía.

Este choque duró solo fracciones de segundo, ya que se trató de dos grandes agujeros de 30 masas solares que colisionaron a la velocidad de la luz y formaron un solo agujero. La velocidad de acercamiento fue muy rápida y, una vez que se produjo, hubo un remanente de energía equivalente a cinco soles que se desparramaron por el espacio en forma de ondas, para luego ser detectadas por el equipo de LIGO.

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    “a miles de trescientos millones de años luz”: ja ja. Igual me gustó la nota.