Detección de las ondas gravitacionales
¿Qué es una onda gravitacional?
Las ondas gravitacionales son distorsiones del espacio-tiempo y, a su vez, viajan a través de este. La existencia de estas “ondas” fue predicha en la teoría de relatividad por Albert Einstein. ¿Qué indica esta teoría? Pues, postula que la aceleración de objetos masivos, como un par de agujeros negros orbitando entre ellos, crearía una perturbación en el espacio-tiempo capaz de propagarse a la velocidad de la luz.
¿Cuándo fueron detectadas?
Ésta descripción fue realizada en 1916. Sin embargo, el primer indicio de la existencia de estas ondas fue registrado en 1974. En ese año se descubrió un sistema en el cual dos estrellas extremadamente densas, llamadas pulsares, orbitaban una entorno a la otra. Este fue el primer sistema descrito que, en teoría, podía generar estas ondas gravitacionales. Lo que se observó fue que, efectivamente, el comportamiento del sistema fue bastante cercano al predicho por la teoría de relatividad.
¿Detección directa?
En el 2016 se publicó la primera prueba directa de la existencia de estas ondas. Por medio del interferómetro de LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Waves Observatory), se detectaron ondas gravitacionales generadas por la colisión de dos agujeros negros a 1,300,000,000 años luz de distancia. Si bien se detectaron dichas perturbaciones en el espacio-tiempo, la magnitud de estas fueron mil veces menores que el tamaño del núcleo de un átomo.
¿Qué es el Interferómetro de LIGO?
Un interferómetro es una herramienta óptica que utiliza la desviación de una señal de un láser para medir longitudes de onda con suma precisión. Como se muestra en la figura 1, se tiene un láser que pasa por un separador que lo divide en dos señales perpendiculares entre sí. Estas señales viajan por los brazos del interferómetro y regresan al separador. Al regresar, las ondas del láser se encuentran en fases distintas que se anulan entre ellas y no son detectadas. Las ondas gravitacionales alteran la distancia entre los brazos del interferómetro generando perturbaciones en la fase de las señales de regreso. Así, estas diferencias son detectadas en el sistema.
¿Cuáles son las implicancias de este descubrimiento?
Para poder estudiar fenómenos cósmicos, las observaciones solían ser a partir de radiación electromagnética. Las ondas gravitacionales son una nueva fuente de información de fenómenos cósmicos que no liberan radiación electromagnética. Debido a que la interacción de las ondas gravitacionales con la materia es mucho menor al de las ondas electromagnéticas, las distancias que se trasladan son mayores, lo que permite obtener información de eventos que han ocurrido a mayor distancia y de mayor antiguedad.
Figura 1. Esquema de un interferómetro básico.
Referencias:
B. P. Abbott et al. 2016. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration). Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. Phys. Rev. Lett. 116, 061102.
California Institute of Technology (Caltech): LIGO laboratory. Extraído de: https://www.ligo.caltech.edu/page/gravitational-waves