César A. Valenzuela-Toledo
Departamento de Física.
Ha transcurrido un siglo desde que el científico alemán Albert Einstein presentara a la comunidad científica uno de sus trabajos más importantes: la teoría de la relatividad general o simplemente la teoría de la gravitación de Einstein. En ella se plantea una concepción completamente diferente de la interacción gravitacional y se abre una nueva puerta para entender nuestro universo, en particular, se propone una nueva forma de “escucharlo” o mejor de “verlo” a través de la detección de las ondas gravitacionales que continuamente se producen.
Estas ondas pueden ser definidas como perturbaciones del espacio-tiempo que se propagan en el vacío a la velocidad de la luz, tal como sucede con las ondas electromagnéticas, fueron predichas en 1916 pero sólo hasta ahora han sido observadas [1].
Pensar en lo que es una onda gravitacional es muy sencillo si recurrimos a una analogía típica con la ondas mecánicas y, en particular, con las ondas que se propagan en la superficie de los líquidos: cuando, por ejemplo, arrojamos una roca a un lago, se puede observar que desde el punto de contacto se forman unas pequeñas perturbaciones que se propagan hacia las orillas, formado unas pequeñas olas.
Pues bien, una onda gravitacional es un fenómeno parecido, solo que su origen puede corresponder a un evento astrofísico catastrófico, tal como la formación de un agujero negro, la colisión de dos agujeros negros o de dos estrellas supermasivas (SP) (p. ej. estrellas de neutrones).
Una onda gravitacional puede surgir también como resultado de la dinámica de los sistemas binarios; tales como estrella SP – estrella SP, agujero negro – agujero negro, agujero negro – estrella SP, etc… También se han asociado al Big Bang (ondas gravitacionales primoridales) y en general a los procesos que involucran cualquier masa que se mueva de forma acelerada.
Podemos pensar que cualquier objeto que se mueva con una aceleración produciría este tipo ondas y así es, sólo que su amplitud es tan pequeña que es casi imposible detectarlas, incluso en eventos astrofísicos catastróficos, los cuales, en el mejor de los casos, pueden producir en nuestro planeta perturbaciones del orden de 〖10〗^(-21)m [2], es decir aproximadamente 7 veces más pequeñas que las dimensiones de los núcleos atómicos, los cuales se estiman en un orden de 〖10〗^(-14) m. Esta es la razón por la cual la detección de las ondas gravitacionales ha sido un desafío no sólo científico sino tecnológico.
El anuncio de la detección de las ondas gravitacionales por la colaboración LIGO [1] es muy importante por tres razones fundamentales: la primera de ellas es la comprobación experimental de una de las teorías más importantes del siglo XX, ya que hasta ahora sólo se tenía una comprobación observacional en el régimen débil, es decir mediante la detección de fenómenos muy pequeños y conocidos como “test solares”.
Otra razón tiene que ver con el segundo descubrimiento importante en menos de tres años (la observación de las ondas gravitacionales se suma al descubrimiento del Higgs en el año 2013) por parte de la comunidad científica internacional, que nuevamente muestra que puede lograr cosas asombrosas cuando se une alrededor de un objetivo específico y por lo tanto es necesario seguir promoviendo el trabajo en colaboración y lo más importante seguir siendo financiada, ya que sus desarrollos en la consecución de estos objetivos siempre terminan transfiriéndose a la sociedad (dos ejemplo puntuales son la internet como una forma de comunicación y el desarrollo de nuevas técnicas de detección de enfermedades, ente ellas el cáncer).
La tercera razón que evidencia la importancia de la detección de las ondas gravitacionales es la apertura de una puerta para estrenar nuestro nuevo “sentido” mediante la construcción de los observatorios del futuro (no cercano) que nos permitirán ver y entender el universo de una manera diferente. El salto lo podemos comparar con los avances en las comunicaciones: ayer sólo teníamos la radio y hoy en día contamos con información que proviene de la radio, la televisión, la internet, los teléfonos inteligentes, el GPS, etc… En particular, el GPS se basa en una de las predicciones más revolucionarias de la relatividad general.
Respecto al Albert Einstein se ha dicho y se ha escrito mucho, así que sólo quiero apuntar lo siguiente: Albert Einstein es quizás el único científico de la historia que ha hecho varios aportes fundamentales a la ciencia y en diferentes áreas: La descripción matemática del Movimiento browniano; el efecto foto eléctrico, por el cual recibió el premio nobel de física en 1921; la teoría de la relatividad especial y la teoría de la relatividad general, la equivalencia entre masa y energía, entre otros. Así las cosas, puedo afirmar que cualquier científico en el mundo quisiera tener en su hoja de vida por lo menos dos trabajos de esta magnitud.
1. B. P. Abbott et al. [LIGO Scientific and Virgo Collaborations], Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger, Phys. Rev. Lett. 116 (2016) 6, 061102.
2. B.S. Sathyaprakash and Bernard F. Schutz, Physics, Astrophysics and Cosmology with Gravitational Waves, Living Rev. Relativity 12, (2009), 2.
Image Credit: SXS, the Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) project (http://www.black-holes.org)
