Detectan por primera vez las ondas gravitacionales que predijo Einstein

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  • 12 febrero, 2016

El mundo entero estaba mirando. Ningún otro hallazgo en décadas -salvo quizá el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012- había recibido tanta atención del público como este. Es normal, se trataba de la última predicción de Einstein que faltaba por observar de forma directa. Después de semanas de rumores en la comunidad científica sobre el posible hallazgo, en una pequeña sala del National Press Club de Washington D. C. el director del experimento LIGO, David Reitze, se acercó ayer despacio al atril para decir despacio, separando cada palabra y con la parsimonia que precisa la trascendencia histórica: «Hemos detectado ondas gravitacionales. ¡Lo conseguimos!».

La fecha de ayer quedará grabada a fuego en los libros de historia de la ciencia. La existencia de ondas gravitacionales -unas ondulaciones del espacio-tiempo producidas por acontecimientos muy violentos como la explosión de una supernova o la fusión de dos agujeros negros- era la última predicción realizada por Einstein en la Teoría de la Relatividad General que no había sido demostrada de forma directa.

En ciencia hay descubrimientos importantes, otros que suponen matices sobre otra aportación anterior y luego están los hitos que sacuden los cimientos mismos del conocimiento. Y, en general, todo lo que tiene que ver con Albert Einstein tiene un componente emocional, de evocación de la genialidad, de demostración del poder de la inteligencia, que estremece, conmueve, aterra y nos hace conscientes de que la vida es apenas una mota de polvo efímera en un infinito desierto cósmico. La existencia de ondas gravitacionales -unas ondulaciones del espacio-tiempo producidas por acontecimientos muy violentos como la explosión de una supernova o la fusión de dos agujeros negros- era la última predicción realizada por Einstein en la Teoría de la Relatividad General que no había sido demostrada de forma directa. Dicho de otro modo, 100 años después de los enunciados del genio alemán aún nadie había logrado observar las ondas gravitacionales.

Se sabe que existen desde los años 70, cuando Russell Hulse y Joseph Taylor descubrieron una señal emitida por un púlsar -una estrella de neutrones que resulta tras la explosión como supernova de una estrella gigante- cuyas características no podían ser explicadas de otro modo que admitiendo que se trataba de un púlsar binario -el púlsar y una estrella de neutrones que la acompaña orbitan alrededor de un centro de masas común- que emitía ondas gravitacionales. Pero hasta la fecha nadie había conseguido una prueba directa de su existencia.

«El 14 de septiembre vimos una señal en el detector de Livingston (Lousiana), una distorisión de una pequeña fracción de segundo», contó ayer Gabriela González, portavoz del experimento LIGO que ha realizado el descubrimiento. «Pocos segundos después, vimos la misma señal en el detector de Hanford (Washington)». El hallazgo se estaba empezando a gestar.

Tras meses de comprobaciones, los investigadores de la colaboración dirigida por el Instituto Tecnológico de California (Caltech) y por el de Boston, el MIT, pudieron reconstruir toda la historia astronómica que hay detrás de esos pequeños ruidos. Un relato que comienza con dos agujeros negros de 29 y 36 veces la masa del Sol bailando un vals hasta que se fusionaron «hace 1.300 millones de años, cuando la vida pluricelular aún estaba colonizando la Tierra», señaló González. Kip Thorne, el asesor científico del filme Interstellar y cofundador de LIGO calificó el hallazgo como «una violenta tormenta en el tejido del espacio tiempo», durante la presentación.

«Este acontecimiento es tan relevante que no podemos atribuirle una significancia menor de 5,1 sigma», aseguró el director de LIGO durante la presentación de los resultados. En la jerga científica, esto quiere decir ni más ni menos que se trata de un descubrimiento en toda regla.

El propio Einstein, consciente de lo débiles que serían las señales de estas ondas gravitacionales, murió pensando que jamás serían detectables. Y el hito tecnológico que supone LIGO revela que no era una idea descabellada. «El experimento ha sido capaz de detectar un desplazamiento del tamaño de un átomo de hidrógeno medido en una distancia similar a la que hay entre el Sol y Saturno», explicó ayer a este diario Alicia Sintes, investigadora del grupo de Relatividad y Gravitación de la Universidad de las Islas Baleares, el único español que participa en LIGO. El propio Rainer Weiss, uno de los padres científicos de LIGO, lo explicó de una forma muy gráfica: «Tomen una cinta de un metro y divídanla por un millón. Eso les dará una micra, el tamaño de una célula o de un cabello fino. Vuelvan a dividir eso por un millón y tendrán e tamaño de un átomo de hidrógeno. Pues aún deberían dividiro de nuevo por un millón para tener el tamaño del movimiento que hemos detectado con LIGO».

El descubrimiento supone un cambio de paradigma, una nueva forma de mirar hacia el Universo diferente a la que heredamos de Galileo. «Hasta ahora hemos estado sordos para el Universo. Hoy, somos capaces de oír las ondas gravitacionales por primera vez», dijo Reitze. «Esto marca el inicio de la Era de la Astronomía Gravitacional», señaló Sintes. «Es una buena celebración del centenario». «Hemos abierto una nueva ventana para ver los sucesos más violentos del Universo de una forma totalmente nueva», aseguró France Córdova, directora de la National Science Fundation que ha financiado LIGO.

Incluso el experto en agujeros negros Stephen Hawking quiso sumarse a las reacciones: «ahora se podrán ver algunas reliquias del Universo muy temprano, justo después del Big Bang».

La comunidad física internacional vivía estos días en un estado de agitación permanente debido a la presentación de los resultados del experimento LIGO anunciada para hoy jueves 11 de febrero. Se filtraron correos de científicos y circularon chismes de todo tipo, y muchos científicos de todo el mundo creían que este observatorio de ondas gravitacionales de EEUU con dos sedes -una en Hanford (Washington) y otra en Livingston (Lousiana)- iba a dar por hecha la existencia de ondas gravitacionales en el Universo. Ha sido uno de los mayores hallazgos de las última décadas. Ha sido la confirmación directa de una predicción de Einstein de hace 100 años.

Hace un par de semanas, el eminente físico teórico del CERN y del Kings College de Londres John Ellis explicaba en una entrevista en este diario: «Sería la primera observación directa de las ondas gravitacionales. Abriría una nueva ventana para mirar el Universo». ¿Pero qué supondría para la Física un hallazgo de este tipo? «Observar un agujero negro es muy difícil. Un agujero negro es negro, no emite luz, por eso es difícil observarlo directamente. Pero emite ondas gravitacionales en ciertas condiciones, por ejemplo, en la última fase de la absorción de un agujero negro por otro», explicaba Ellis.

De hecho, los rumores ya decían que lo que han encontrado los científicos del experimento LIGO son las ondas gravitacionales procedentes de la fusión de dos agujeros negros con masas 36 y 29 veces mayores que las del Sol.

La presentación ha sido realizada de forma conjunta por el Instituto de Tecnología de California (Caltech), el MIT de Boston y la Fundación Americana para la Ciencia (NSF, por sus siglas en inglés). Como señalaba con intención el físico de partículas del CSIC y director del experimento NEXT en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc Juan José Gómez Cadenas, «no parece casual que la persona que vaya a hacer el anuncio sea Barry Barish», profesor emérito de Caltech y toda una institución en el estudio de las ondas gravitacionales.

Las ondas gravitacionales, explicadas para principiantes

Las ondas gravitacionales, explicadas para principiantes

Máxima expectación en el mundo de la física. La convocatoria de una rueda de prensa para mañana jueves 11 de febrero con los últimos resultados del proyecto Advanced LIGO ha disparado los rumores. En la conferencia podría anunciarse por fin el descubrimiento de las ondas gravitacionales.

De confirmarse el hallazgo, los resultados podrían protagonizar el próximo Premio Nobel de Física. Los investigadores viven las horas previas con una mezcla de emoción e interés. ¿Pero qué supondría este descubrimiento? ¿Cómo pueden definirse las ondas gravitacionales y por qué nos deberían importar? Estas son las cinco claves para explicar el concepto de ondas gravitacionales para principiantes:

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Imagine que lanza una piedra a un estanque. En el lugar donde caiga se producirá una pequeña perturbación, que identificaremos fácilmente al observar las ondas que se propagarán suavemente sobre el agua.

Algo similar ocurre con las ondas gravitacionales. Los eventos más exóticos y violentos del universo, como el Big Bang, las explosiones de supernovas o las colisiones de dos agujeros negros, también producen ondas que se propagan de forma tenue por el cosmos. Por este motivo, las ondas gravitacionales también han sido descritas como los «ecos» que nos permiten escuchar algunos de estos explosivos y desconocidos eventos.

ondas gravitacionales

¿Quién propuso su existencia?

Albert Einstein, al desarrollar la teoría general de la relatividaden 1916, propuso también la existencia de las ondas gravitacionales. Pero no fue el primer científico que habló de la radiación gravitacional. Como nos explica el Dr. Antonio López Maroto, profesor de Física Teórica I de la UCM, Henri Poincaréya había planteado en 1908 que «las órbitas planetarias deberían perder energía por emisión de radiación del propio campo gravitatorio». Incluso Pierre-Simon Laplace en 1776 ya había considerado una idea similar.

El propio Einstein era consciente de la dificultad que entrañaba detectar las ondas gravitacionales. En 1936, el físico envió junto con Nathan Rosen un artículo a la revista Physical Reviewcon el título «Do gravitational waves exist?«, en el que paradójicamente llegaron a una conclusión negativa. Aparentemente, el artículo contenía errores importantes y fue rechazado por el editor. Desde aquel entonces, la búsqueda directa de ondas gravitacionales ha sido uno de los grandes desafíos de la física.

ondas gravitacionales

¿Por qué deben importarnos?

En palabras de la Dra. Alicia Sintes, investigadora de laUniversitat de les Illes Balears, las ondas gravitacionales podrían «abrir una nueva ventana al conocimiento». Su detección nos daría más información acerca de los fenómenos más violentos y explosivos del cosmos. Podríamos saber, por ejemplo, cómo se formaron los agujeros negros supermasivos y su conexión con el nacimiento de las galaxias.

En otras palabras, si fuéramos capaces de «escuchar» las tenues ondas que se propagan por el universo podríamosconocer más acerca de las perturbaciones que las provocaron. Utilizando el símil del estanque, si podemos ver las ondas sobre el agua lograríamos saber más acerca del lugar donde cayó la piedra o el tamaño y la fuerza que esta tenía cuando fue lanzada.

ondas gravitacionales

¿Cómo y dónde se detectan las ondas?

En 1973, los científicos Russell A. Hulse y Joseph H. Taylordescubrieron un púlsar binario, una pareja de estrellas que «bailaban» una alrededor de la otra. Sin embargo, a cada vuelta que daban iban perdiendo progresivamente energía orbitando cada vez más rápido. El hallazgo fue la primera evidencia indirecta de que las ondas gravitacionales o «susurros cómicos» existían, motivo por el que los investigadores recibieron el Premio Nobel de Física de 1993.

Debido a que las ondas son «ecos muy tenues», necesitamos «oídos muy sensibles» con los que escucharlas. Por ello en 1997 se lanzó la colaboración científica de LIGO, que pretendía encontrar la primera evidencia directa de que las ondas gravitacionales existían. Los detectores de Advanced LIGO, que reanudaron su trabajo en septiembre de 2015, llevan desde entonces trabajando en la búsqueda de estos «susurros cósmicos», junto a otros observatorios como VIRGO (Italia) yGEO600 (Alemania). A finales del año pasado, la Agencia Espacial Europea también lanzó LISA Pathfinder con el objetivo de aportar su granito de arena. El reto es complejo, las expectativas máximas.

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¿Cuándo podría anunciarse su hallazgo?

El pasado enero, el científico Lawrence Krauss anunció que las ondas gravitacionales podrían haber sido descubiertas, un extremo desmentido por los investigadores del proyecto aHipertextual. Hace unos días, la revista Science hacía público un nuevo rumor, en el que se apuntaba que las ondas gravitacionales podrían haber sido detectadas a 5,1 sigmas. ¿Qué significa este dato? El resultado significa que estaríamos ante una fiabilidad superior al 99,99995%.

¿Son ciertos los rumores esta vez? Los científicos de Advanced LIGO presentarán en rueda de prensa sus primeros resultados mañana jueves 11 de febrero a las 16:30 h (hora española). A partir de ese momento sabremos si la predicción realizada por Einstein era cierta. De confirmar las expectativas, podríamos abrir una nueva era en la historia de la física.

ondas gravitacionales

Fuente: http://www.elmundo.es/ciencia/2016/02/11/56bba0d7ca4741cc0b8b4608.html

http://hipertextual.com/2016/02/ondas-gravitacionales-explicadas

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