jueves 28 de enero de 2021
Ciencia | ondas gravitacionales | Universo |

Las ondas gravitacionales pasan todo el tiempo por la Tierra, estirando el espacio tiempo de manera imperceptible

Los eventos más violentos del Universo generan constantemente ondas gravitacionales que se desplazan por el espacio tiempo a la velocidad de la luz, sacudiéndolo todo, incluso a la Tierra. El magister en Física Teórica, Luis Rodríguez, explicó en Aire Digital qué son estas ondas que predijo Albert Einstein y que se detectaron por primera vez en el 2015.

Desde el origen de la humanidad la ciencia sólo tuvo una herramienta para mirar el cosmos: la luz. Pero en el 2015 la confirmación de la existencia de las ondas gravitacionales predichas por Albert Einstein reveló un método complementario para seguir investigando el Universo. Estas ondas producen una sacudida en el espacio tiempo y atraviesan constantemente la Tierra, aunque de una forma casi imperceptible.

"Para comprender qué son estas ondas hay que partir entendiendo la teoría de Isaac Newton sobre la gravedad, que decía que los cuerpos se atraían por una fuerza invisible que dependía de las masas y también de la distancia a la que se encontraban", explicó el astrofísico chileno y magister en Física Teórica, Luis Rodríguez, a Aire Digital. El experto contó cómo funciona el electromagnetismo para acercarse de a poco al comportamiento de la gravedad y sus ondas.

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Según Newton, la gravedad es una fuerza instantánea que actúa a distancia.

Según Newton, la gravedad es una fuerza instantánea que actúa a distancia.

La teoría de Newton explicaba la gravedad de una forma muy similar al comportamiento que tiene la fuerza eléctrica. "Quienes estudiaban esta fuerza se dieron cuenta de que, mientras se agitaba una partícula eléctrica, se producía una perturbación en el campo eléctrico, es decir, se generaban pulsos que se propagaban a lo largo del campo eléctrico. Y entendieron que esos pulsos eran ondas electromagnéticas que se caracterizan de acuerdo a la frecuencia que tienen, en donde, por ejemplo, dentro de un rango está la luz visible", explicó Rodríguez, que tiene un podcast de divulgación científica en Spotify, llamado Quantum Astronomy.

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El espectro electromagnético, la luz. La región de colores es donde está la longitud de onda que permite que la luz sea visible.

El espectro electromagnético, la luz. La región de colores es donde está la longitud de onda que permite que la luz sea visible.

En el electromagnetismo, "los científicos se dieron cuenta de que esta onda se generaba porque se movía una carga, entonces el campo eléctrico a su alrededor debía actualizarse", dijo el experto. Y agregó: "Todo el resto del Universo tenía que enterarse de que la carga se había movido. Una onda que va viajando va actualizando el campo avisándole que una partícula cambió de lugar".

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Pero con la gravedad había un problema. Siguiendo este razonamiento, "si a una partícula la movías, como solamente dependía de la distancia y no del tiempo, el resto del Universo debía enterarse de forma inmediata que algo ocurrió ahí. Por ejemplo, desde el punto de vista gravitacional de las leyes de Newton, si el Sol desapareciera, deberíamos enterarnos inmediatamente. Pero eso era un problema porque la información no se propaga de forma instantánea. Fue lo primero que se dio cuenta Einstein", siguió explicando el astrofísico.

Albert Einstein
Albert Einstein cambió la percepción que se tenía de la gravedad.

Albert Einstein cambió la percepción que se tenía de la gravedad.

Según Einstein, la gravedad es una distorsión del espacio tiempo. Todo lo que tenga masa, si se lo coloca en el espacio tiempo va a generar una deformación. Esto es lo que se conoce como la gravedad hoy.

Según Einstein, la gravedad es una distorsión del espacio tiempo. Todo lo que tenga masa, si se lo coloca en el espacio tiempo va a generar una deformación. Esto es lo que se conoce como la gravedad hoy. "La Relatividad de Einstein dice que el espacio tiempo es un tejido deformable. Y desde ese punto de vista, cuando mueves una masa vas a producir ondas muy similares a como se producen con la radiación electromagnética", contó Rodríguez.

Ondas gravitacionales

El descubrimiento de las ondas gravitacionales predichas en la formulación matemática de la Relatividad General, revolucionó la ciencia del milenio. Estas ondas no se pueden ver ni escuchar. Se trata de un canal nuevo de información que le permite a los científicos estudiar el Universo con otro sentido.

"Hay un montón de procesos que no dependen del electromagnetismo y que se nos vuelven invisibles. Por ejemplo, hay un montón de agujeros negros que no se están comiendo nada a su alrededor y, por lo tanto, no emiten nada de radiación electromagnética, pero sí emiten radiación gravitacional", explicó el divulgador.

El magister el Física Teórica, Luis Rodríguez.
El magister el Física Teórica, Luis Rodríguez.

El magister el Física Teórica, Luis Rodríguez.

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El descubrimiento de las ondas gravitacionales predichas en la formulación matemática de la Relatividad General, revolucionó la ciencia del milenio. Se trata de un canal nuevo de información que le permite a los científicos estudiar el Universo con otro sentido.

"Toda la materia que se esté agitando va a emitir ondas gravitacionales, pero la gravedad es tan débil (mucho más débil que el electromagnetismo) que esas ondas son super tenues", aclaró. Estas ondas no se pueden detectar de una forma simple. Y lo que se detecta proviene de eventos masivos ocurridos en el espacio profundo como, por ejemplo, las colisiones de agujeros negros o de estrellas de neutrones, que son los objetos más densos del Universo. Una vez detectadas, se clasifican dentro de un rango de frecuencias relacionadas a los eventos.

¿Cómo se detectan las ondas gravitacionales?

Las ondas gravitacionales se propagan a través del espacio a la velocidad de la luz y, cuando encuentran algo, lo que hacen es estirar el espacio tiempo donde está ese objeto. Un fenómeno impresionante si se piensa en que hay montones de ondas gravitacionales atravesando la Tierra. "Cuando pasa una onda gravitacional por la Tierra la estira y la comprime", aseguró Rodríguez.

Para detectarlas, los científicos trabajan con dos interferómetros que consisten en dos brazos perpendiculares de 4 kilómetros cada uno. El experimento se hace enviando unos láseres desde la intersección de los brazos en la superficie hacia cada una de las puntas. En espejos colocados en las puntas se hace rebotar la luz láser y esta luz se vuelve a juntar en el centro del experimento, haciendo un camino de ida y vuelta. "Cuando atraviesa una onda gravitacional al menos uno de los dos brazos se estira y al estirarse, esos láseres entran en desfase y fase. Es entonces cuando una señal empieza a titilar", explicó el especialista, que aclaró que la deformación que se genera en el espacio tiempo es mil veces más pequeña que la de un protón. "El tamaño de un núcleo atómico es de un cero con 15 ceros a la izquierda y recién un uno, y esta deformación es mil veces más chica que eso", detalló Rodríguez.

"Cuando pasa una onda gravitacional por la Tierra la estira y la comprime", aseguró Rodríguez.

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Ligo es un Observatorio de Detección de Ondas Gravitatorias de Estados Unidos. Las siglas provienen del inglés Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

Ligo es un Observatorio de Detección de Ondas Gravitatorias de Estados Unidos. Las siglas provienen del inglés Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

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Los primeros modelos de estos detectores aparecieron en los años 80 y 90, pero las ondas gravitacionales recién pudieron detectarse en septiembre del 2015.

¿Se puede sentir en el cuerpo el paso de una onda gravitacional?

El científico explicó que si pasa una onda gravitacional entre nosotros, no la vamos a sentir ni siquiera en nuestro cuerpo porque es muy chica. "La deformación es proporcional al tamaño del objeto que se está deformando. Si quieres ver una deformación del tamaño de un cabello humano, necesitas un detector que esté de acá hasta Próxima Centauri, la estrella más cercana a la Tierra, que está a 4,22 años luz. Necesitas un detector con un brazo así de largo", contó.

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Para detectar ondas gravitacionales del tamaño de un cabello humano, se necesita un detector que llegue hasta la próxima estrella más cercana después del Sol, que está a 4,22 años luz de la Tierra.

Para detectar ondas gravitacionales del tamaño de un cabello humano, se necesita un detector que llegue hasta la próxima estrella más cercana después del Sol, que está a 4,22 años luz de la Tierra.

Los detectores de nueva generación que se van a implementar se colocarán en el espacio y habrá otros en la Tierra, bien esparcidos en el globo terráqueo. De esta manera, van a poder triangular bien para saber de dónde viene la onda.

La onda gravitacional que generó el Big Bang

¿Es posible detectar la onda más poderosa, que dio origen al Universo? Rodríguez explicó que los científicos en la actualidad se encuentran trabajando para detectar los remanentes del Big Bang y de la fusión de los agujeros negros primordiales. "Eso va a dejar un background", dijo.

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Representación de una colisión de agujeros negros.

Representación de una colisión de agujeros negros.

Rodríguez explicó que los científicos en la actualidad se encuentran trabajando para detectar los remanentes del Big Bang y de la fusión de los agujeros negros primordiales.

"Estamos sumergidos en una sopa de ondas gravitacionales, pero estas ondas son de longitud muy grande. Nosotros vemos una luz con longitud de onda muy pequeña, y estos serían como las ondas de radio, que son de kilómetros, los remanentes que se buscan serían mucho más grandes", aclaró.

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¿Cómo pueden los científicos hacer este trabajo? Para esto, los expertos están utilizando como interferómetro a las estrellas de neutrones. "Funcionan como faros rotando. En los polos tienen dos chorros de radiación que nos llegan y nos permiten diferir la rotación. Son tan estables que se pueden utilizar como interferómetros. Esto nos va a dar mucha información sobre cómo se creó el Universo y cómo era la física al principio de todo", cerró.