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Ondas gravitacionales: ¿por qué te deben de importar?

Las ondas electromagnéticas descubiertas en 1888 revolucionaron la entonces incipiente tecnología, que derivó  en la radio, la televisión y los teléfonos móviles. Ahora, gracias a la detección de las ondas gravitacionales, tendremos otra manera de analizar el cosmos. 
Alba Velasco y Roberto Estrada
19 febrero 2016 10:56 Última actualización 23 febrero 2016 18:16
Ahora los objetos del espacio podrán verse (ondas electromagnéticas) y escucharse (ondas gravitacionales). (Tomada de la Nasa)

Ahora los objetos del espacio podrán verse (ondas electromagnéticas) y escucharse (ondas gravitacionales). (Tomada de la Nasa)

Si las ondas electromagnéticas descubiertas en 1888 revolucionaron la entonces incipiente tecnología, imagínense qué no harán las ondas gravitacionales. Gracias a las primeras, hoy tenemos radio, televisión, teléfonos móviles, redes inalámbricas de computadoras, rayos X y muchas otras cosas más. Ahora se espera lo mismo de las segundas, de ahí su importancia.

Albert Einstein lo supo desde hace 100 años: hay ondas por todas partes. Su predicción fue el pilar de su Teoría General de la Relatividad, parte fundamental de la física moderna, que transformó nuestra comprensión del espacio, el tiempo y la gravedad. Con las ondas detectadas por el Observatorio Interferómetro de Ondas Gravitacionales (LIGO), se prueba que un gran objeto es capaz de deformar el espacio-tiempo.

Los astrónomos hacen ciencia con la información que les llega del espacio –dice Julieta Fierro, astrónoma y divulgadora científica de la UNAM. Hasta ahora había sido radiación: luz, rayos gamma, rayos X, ondas de radio; y partículas: rayos cósmicos, protones. Ahora –sostiene- gracias a la detección de ondas gravitacionales, tendremos otra manera de analizar el cosmos.

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LIGO

Fascinante, ¿no creen? “El espacio se curva en presencia de cuerpos con gran cantidad de materia”, afirma la investigadora mexicana. Y explica: “Podemos imaginar que el universo está lleno de líneas curvas por donde se desplazan los astros y los rayos de luz, como si el universo fuera una inmensa cuadrícula de líneas ondulantes invisibles. Si avientas una piedra en un charco avanzan ondas en el charco. Si por algún motivo aumenta la gravedad en algún sitio, por ejemplo si chocan dos estrellas de neutrones, las líneas de la cuadrícula cósmica se agitan y la perturbación avanza como las ondas en el charco de agua”.

Julieta Norma Fierro Gossman
- Investigadora de tiempo completo del Instituto de Astronomía de la UNAM.
- Ocupa la Silla XXV de la Academia Mexicana de la Lengua.
- Miembro del Sistema Nacional de Investigadores en el máximo nivel.
- El área de trabajo de Julieta Fierro ha sido la materia interestelar y sus trabajos más recientes se refirieron al Sistema Solar.

Lo que es un hecho es que el descubrimiento de LIGO abre las puertas a una nueva manera de observar el cosmos.

Gracias a las ondas gravitacionales –afirma la investigadora mexicana- podremos estudiar a los objetos cuya gravedad es inmensa, como los hoyos negros de millones de masas solares que están en los centros de las galaxias. Conoceremos también – asegura- cómo es posible que adquieran esas masas tan inmensas.

Por su parte, el doctor William Lee Alardín, coordinador de Investigación Científica de la UNAM, sostiene que la información que se obtendrá servirá para comenzar a realizar una cartografía del universo. Asimismo –dice- corrobora la existencia de hoyos negros, y desecha de tajo las teorías que no los consideraban. “Viene una nueva era en la investigación de la física”, asegura.

Para el doctor Shahen Hacyan, investigador del Instituto de Física de la máxima casa de estudios, el descubrimiento se compara con el surgimiento de la teoría de la evolución. “Es impresionante la tecnología que tuvieron que desarrollar para detectar un campo tan frágil, lo cual en el futuro se aplicará en el día a día. Hasta ahora el universo lo veíamos a través de las ondas electromagnéticas y ahora tenemos una nueva ventana para verlo y estudiarlo a través de las ondas gravitacionales”, dice el especialista.

Con el descubrimiento lo que se tiene es que ahora los objetos del espacio podrán verse (a través de las ondas electromagnéticas) y escucharse (ondas gravitacionales). Es decir, dos cosas diferentes pero complementarias para estudiar las mismas cosas. “Es fantástico que justo a cien años de que Einstein predijera su existencia se detectaran las ondas gravitacionales”, afirma Julieta Fierro.

Los especialistas coinciden que con la detección de las ondas gravitacionales se confirma una parte no probada de la Teoría General de la Relatividad. “En el pasado hubo varios intentos para detectar ondas gravitacionales: enormes cilindros metálicos, satélites, pero ninguno tuvo la tecnología para detectar el movimiento que sentirían con el paso de una onda gravitacional. Estás ondas recién descubiertas viajaron millones de años para llegar a la Tierra y por lo tanto llegaron atenuadas. A las ondas de luz les sucede lo mismo, si un foco está muy lejos, lo vemos débil. Así que hasta ahora estas deformaciones no habían podido ser medidas”, concluye Fierro Grossman.

La detección de ondas gravitacionales ocurrió gracias a dos cosas:

1- Varios laboratorios midieron simultáneamente la señal.

2- Las técnicas que se usaron, que emplean sumas y restas de ases luminosos (interferometría de rayos láser) es muy precisa y permite medir dimensiones similares a las de un protón, que es el tamaño de la perturbación que produjeron las ondas gravitacionales que llegaron desde la galaxia remota donde se fusionaron los hoyos negros.

EL INTERFERÓMETRO
¿Cómo medir una vibración en un interferómetro? El doctor Shahen Hacyan explica que se calculan las frecuencias de vibración de cada uno de los factores externos, en donde el ruido está al mínimo y eso permite detectar una onda gravitacional cuya frecuencia anda entre 50 y 200 hz (hertz); con este principio se construyeron varios interferómetros, entre ellos el de LIGO, que que mide 4 kilómetros y está dividido en dos laboratorios, a la hora de llegar una onda gravitacional ambos laboratorios tienen que observar exactamente lo mismo; de lo contrario sería una perturbación local.

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LIGO


¿Por qué son tan grandes los interferómetros?, se pregunta el doctor Miguel Alcubierre, y responde: “Porque el efecto de la onda es muy grande, ya que es proporcional al tamaño del objeto. Los primeros cálculos indicaban que se podría detectar un evento (ondas gravitacionales) una vez cada 50 años; tras la mejoras en 2015 se logró detectar el primero en septiembre pasado”.

¿Cómo es el ‘sonido’ de las ondas gravitacionales?
Las ondas gravitacionales se parecen más al sonido que a la luz. Da la casualidad de que para diversos eventos astrofísicos la región de frecuencias está justo en el rango del oído humano.

Es importante señalar que NO es un sonido propiamente dicho, son perturbaciones del espacio-tiempo, pero la señal del detector puede enviarse a una bocina para "oirla", gracias a una simulación numérica.

Aquí un ejemplo: