Escuchando los sonidos del espacio-tiempo
SARA GIL CASANOVA – Agujeros negros colisionando a casi la velocidad de la luz, explosiones supernova, estrellas de neutrones devorándose mutuamente… Todos estos fenómenos, los más exóticos y violentos del universo, tienen algo en común: producen ondas gravitacionales. Estas ondas, al igual que el sonido, son vibraciones, sólo que no es el aire el que vibra, sino el propio espacio-tiempo.
Einstein las descubrió hace casi cien años, mientras resolvía ecuaciones de su teoría de la relatividad general. Y ahora, por primera vez, tenemos la tecnología para detectarlas.
Precisamente gracias a la relatividad general, sabemos que el espacio no es algo rígido, sino que se parece más a una cama elástica. Si te sientas sobre ella, se curva. Si corres sobre ella, además de curvarse las vibraciones se propagan a otras partes de la cama. De forma parecida, cuando cuerpos muy masivos (como agujeros negros) se aceleran, crean distorsiones en el espacio en forma de ondas que viajan por todo el universo a la velocidad de la luz.
Representación de las ondas gravitacionales producidas por una pareja de agujeros negros.
Una nueva ventana al universo
¿Qué descubriremos cuando detectemos ondas gravitacionales? Esperamos aprender mucho más sobre agujeros negros, explosiones supernova, el Big Bang… Con ellas podremos detectar fenómenos de otro modo invisibles. Y con suerte, encontrar sorpresas que ahora no podemos ni imaginar. Al fin y al cabo, es lo que ha pasado cada vez que en astronomía se ha conseguido “ver” con una nueva “luz” (rayos X, infrarrojos…). Ahora, además, estamos ante unas ondas muy diferentes a la luz, a las que no para nada en el universo.
Por ejemplo, en la infancia del universo, hasta que cumplió 300.000 años, en las condiciones tan extremas que existían la luz no podía escapar. Por eso, por muy potentes que sean nuestros telescopios convencionales, nunca podremos ver más allá de esta época. Sin embargo, con las ondas gravitacionales no tenemos ese problema y nos podrían decir cómo era el universo cuando tenía ¡menos de un segundo!
En otros casos las ondas gravitacionales complementan la información que tenemos de telescopios convencionales. Aquí los detectores de estas ondas se pueden convertir en el mejor amigo de los telescopios. Estos detectores “oirían” supernovas un poco antes de que llegue su luz y avisarían a los telescopios para que apunten hacia ellas. Y combinando los datos de ambas observaciones, tendríamos una información mucho más completa con la que entender los mecanismos que hay detrás de estas explosiones estelares.
Supernova SN 2006gy, una de las más brillantes que conocemos
Las ondas gravitacionales también nos podrían proporcionar nada menos que una nueva forma de medir la edad del universo y distancias en él. Y por último, nos permitirán poner a prueba la relatividad general en condiciones de gravedad extrema, algo que no sabríamos hacer sin ellas.
En busca de las ondas gravitacionales
Casi un siglo después del descubrimiento de la relatividad general, las ondas gravitacionales aún no se han podido detectar directamente. La razón es que los efectos medibles son muy, pero que muy pequeños.
Entonces, ¿cómo podemos estar tan seguros de que las ondas gravitacionales existen? Por un lado son una consecuencia de la relatividad general, una teoría que hasta ahora ha resultado correcta en todas sus predicciones (neutrinos supuestamente superlumínicos incluidos). Por otro, también hay evidencias experimentales, que aunque indirectas son de una precisión impresionante. En 1978, los físicos Hulse y Taylor anunciaron los resultados de observar durante cuatro años una peculiar pareja de estrellas, un púlsar y una estrella de neutrones. La distancia entre ellas es cada vez un poco más pequeña, lo que no sabríamos explicar si no fuera porque pierden energía emitiendo ondas gravitacionales, en cuyo caso los datos “clavan” las predicciones teóricas. Este descubrimiento les valió el Nobel en 1993.
Gráfica de las observaciones de los cambios en la órbita del púlsar de Hulse y Taylor. El fondo es una representación artística de una pareja de púlsares.
Desde hace unos pocos años, el ingenio de los físicos y la tecnología han hecho posible construir detectores que son potencialmente capaces de medir directamente los diminutos efectos que provocan las ondas gravitacionales. Todavía no lo han conseguido, pero se está construyendo un detector aún mucho más sensible, Advanced LIGO. Si todo va bien, las detecciones no tardarán en llegar una vez comience a tomar datos.
Cien años después de que Einstein dedujera la existencia de las ondas gravitacionales, podremos por fin escuchar los sonidos del espacio-tiempo. Un concierto cósmico al que todos estamos invitados.
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