Es el tema del momento, esta dando de que hablar, pocos lo entendemos (incluyendo al autor de este blog), pero como lo dan a conocer suena fascinante, eso de ondas en el espacio y el tiempo (espacio-tiempo) suena a una de las mas descabelladas películas de ciencia ficción. Pues bueno en esta entrada intentaré ahondar un poco en el tema, que es, como hicieron para detectarlas y que nuevos datos en el estudio del universo se avecinan.
"En 1916, un año después de formular la teoría de la relatividad general, Albert Einstein predijo que cualquier cuerpo en aceleración crea perturbaciones que se propagan por la tela del espacio-tiempo. Sin embargo, Einstein mismo creyó que los intentos de detectar estas “ondas gravitacionales” serían en vano, ya que su efecto es minúsculo. Casi poéticamente, un siglo después de la predicción de Einstein, las ondas gravitacionales han sido detectadas por primera vez. El 14 de septiembre de 2015 se abrió una nueva ventana al Universo."
La historia comienza hace 1300 millones de años, dos agujeros negros de 30 y 35 veces la masa de nuestro sol, orbitan entre sí, hasta que girando unas decenas de veces por segundo entre ellos se fusionan, la cantidad de energía liberada en el momento en que ocurrió este evento fue tan grande que creó ondulaciones en el espacio tiempo que podemos detectar aquí en la tierra a 1300 millos de años luz de distancia 1300 millones de años después.
Pero, ¿Cómo hicieron los científicos para detectarlas?
Todo comenzó en 1973, en este año se obtuvo la primera evidencia indirecta de que la predicción de Einstein era correcta. La observación de una pareja cósmica formada por una estrella de neutrones y un púlsar (estrella de neutrones que emite luz mientras gira) fue la primera pista para confirmar la existencia de las ondas gravitacionales. "Se dieron cuenta de que el sistema perdía energía e iba orbitando cada vez más rápido, y las mediciones posteriores cuadraban con la hipótesis de las ondas gravitacionales", explica Alicia Sintes. Por este descubrimiento, Russell A. Hulse y Joseph H. Taylor recibieron el Premio Nobel de Física en 1993, con esto comienza la tarea de detectar las ondas gravitacionales de manera directa.
Según las predicciones de Einstein todos los objetos con masa al moverse, producen perturbaciones en el espacio-tiempo, que se notarían como estiramientos y encogimientos en el espacio, ¿Medir algo que estira o encoge el espacio a nuestro alrededor? nace así el proyecto LIGO ( Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory ) el cuál estuvo en funcionamiento entre 2001 y 2010 pero sin detectar ninguna onda gravitacional, se decide entonces detener el proyecto y mejorarlo, ve la luz entonces AdvancedLIGO que entra en funcionamiento en septiembre de 2015 y casi que de inmediato detecto las primeras señales de la esquiva onda, es más, los científicos del proyecto se encontraban aún calibrando los instrumentos cuando la señal fue detectada
Pero ¿Que es y como funciona LIGO?
Como se dijo anteriormente, las ondas gravitacionales crean encogimientos y estiramientos del espacio y es basado en este efecto que funcionan los detectores de LIGO en Livingston, Louisiana, y Hanford, Washington, estos usan la luz de láseres como cronómetro para medir este efecto. El experimento se basa en dos brazos de 4km de longitud con detectores en sus extremos, los detectores son idénticos, emitiendo poderosos láseres a través de los brazos. Como la velocidad de la luz es constante, si la carrera a través de los dos brazos es un “empate”, eso significa que la longitud de los dos brazos es exactamente la misma. LIGO está armado de manera que la luz interfiere destructivamente pues. si uno de los brazos del experimento se alarga o se acorta, por ejemplo, debido a una onda gravitacional, la carrera ya no saldrá empatada. El rayo que viaja por el brazo más corto ganará e interferirá con el rayo que viene del rayo más largo, produciendo una señal.
Imagén de la señal detectada por LIGO el 15 de Septiembre. (BBC)
Las ondas fueron detectadas casi simultáneamente en dos laboratorios a 3.000km de distancia.
Pero, ¿Para donde vamos?
El hallazgo abre un nuevo camino en astronomía. Hasta el momento esta se ha centrado en la luz en todas sus variantes conocidas, pero estas ondas son comparables al sonido y permiten estudiar objetos que eran totalmente invisibles hasta ahora, especialmente los agujeros negros.
Nuestros oídos empiezan a escuchar “la sinfonía del universo”, en palabras de Alicia Sintes, física de la Universitat de les Iles Balears (UIB) “Es un descubrimiento histórico, que abre una nueva era en la comprensión del cosmos”, ha resaltado
“Es parecido a esas aplicaciones que escuchan una canción en un bar y te dicen el artista y el nombre del tema aunque haya mucho ruido alrededor”, explica Sascha Husa, investigador de la UIB y desarrollador de las simulaciones. “Aparte del Big Bang, las fusiones de agujeros negros son los sucesos más luminosos del universo”, asegura. Su equipo ha realizado simulaciones con superordenadores que reproducen, según la ley de la relatividad, todos los fenómenos que podrían producir estas ondas: parejas de estrellas de neutrones, supernovas, agujeros negros... Esas simulaciones se han comparado con la frecuencia de la señal real que capta el LIGO y así se sabe qué ha pasado exactamente, cuál es la fuente de las ondas, cómo está de lejos, etc.
Por último quiero mostrar un vídeo tomado de Science magazine que a mi parecer dan en el blanco (los recursos didácticos son geniales) a la hora de explicar que es lo que confirmó LIGO.
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