Semana del Espacio: Las ondas de Einstein que nos permiten “ver” el universo
Simulación de la fusión de los agujeros negros que permitió detectar las ondas gravitacionales.
Simulación de las ondas gravitacionales generadas por la fusión de los agujeros negros.
Albert Einstein.
Un mejor entendimiento de lo que ocurre actualmente y de lo que ha pasado a lo largo de la historia del universo es posible hoy gracias a la confirmación de la existencia de las ondas gravitacionales que Albert Einstein predijo en su Teoría de la Relatividad General, publicada en 1915.
Fue en esa publicación donde el físico alemán planteó que el movimiento de objetos en el espacio genera ondulaciones, como cuando se lanza una piedra al mar. Sin embargo, debido a la inmensidad del espacio-tiempo, detectar estas ondulaciones se convirtió en un gran desafío que no pudo superarse hasta 100 años después de la publicación de la teoría.
Para tratar de confirmar lo planteado por Einstein, en Estados Unidos se construyó el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO, por sus siglas en inglés), que en 2015 detectó ondas gravitacionales generadas por la fusión de dos agujeros negros masivos. El evento ocurrió hace 1.300 millones de años y el observatorio logró detectarlo.
Interferometro Ligo.
"La primera detección que se hizo fue porque había una fusión de dos agujeros negros, uno tenía 29 masas solares y el otro 36 masas solares, esos agujeros negros entonces estaban cerca y empezaron a interaccionar gravitacionalmente uno con el otro, hasta que se fusionaron y formaron un nuevo agujero negro".
"Lo interesante es que en realidad las masas de esos agujeros no se pueden sumar directamente, lo que sucede es que parte de esas masas se convierte en ondas gravitacionales, que estas ondas gravitacionales son justamente las que se detectaron con el interferómetro LIGO", detalló Fernando Quiros, físico del Planetario de la UCR.
Fue el 14 de septiembre de 2015 cuando se registró por primera vez una onda gravitacional y, desde entonces, se han detectado más de 300 señales entre LIGO y otros dos observatorios: Virgo, en Italia, y KAGRA, en Japón.
Interferometro Virgo.
Interferometro Kagra.
Gracias a esta primera detección, las ondas gravitacionales se confirmaron como una forma de "ver" eventos que ocurren en el espacio y que no emiten luz, como la fusión de agujeros negros o la colisión de estrellas de neutrones, entre otros.
Estas fusiones o colisiones no se podrían percibir si no fuera por medio de las ondas gravitacionales, con las que se han registrado otros grandes eventos. Por ejemplo, en agosto de 2017 se percibió la primera fusión entre dos estrellas de neutrones. En 2020 se detectaron ondas de dos eventos llamativos por ser las primeras fusiones mixtas entre un agujero negro y una estrella de neutrones de las que se tiene registro. Mientras que en 2023 se detectó la fusión de un agujero negro de 140 masas solares con uno de 100 masas solares, lo que constituyó el evento más masivo registrado hasta ese momento.
La confirmación de las ondas gravitacionales deja en claro que en el universo se producen constantemente eventos, pero antes de 2015 muchos pasaban desapercibidos por la falta de tecnología para detectarlos.
Debido al interés de los físicos por ampliar la detección de ondas gravitacionales, desde junio del año pasado se inició la construcción de las naves del proyecto Laser Interferometer Space Antenna (LISA), que sería el primer observatorio de ondas gravitacionales fuera de la Tierra.
Simulación de cómo se vería el proyecto Lisa.