Se anuncia la detección directa de ondas gravitacionales

Se ha abierto una nueva ventana al Cosmos. Hoy jueves 11 de febrero se ha anunciado de manera oficial la detección de ondas gravitacionales por parte del equipo investigador encargado del experimento LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, con observatorios en Louisiana y Washington). Se trata de una confirmación extraordinaria de la Relatividad General (la teoría de la gravitación de Einstein) que, junto con la detección del bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN en 2012, constituye uno de los hitos científicos más señalados del nuevo siglo. El análisis de los datos experimentales ha sido publicado en la prestigiosa revista científica Physical Review Letters.

La Relatividad General da cuenta de la interacción gravitatoria entre objetos atendiendo a las propiedades geométricas (no-euclídeas) del espacio y el tiempo. Las masas del universo curvan el espacio-tiempo circundante, afectando al movimiento de las partículas y a la marcha de los relojes en el seno del campo gravitatorio. Tal y como resumió magistralmente el físico americano John A. Wheeler:

"La materia le dice al espacio-tiempo cómo curvarse; el espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse".

Matemáticamente compleja, pero de enorme belleza formal, la teoría formulada por Einstein hace ahora exactamente un siglo consiguió unificar satisfactoriamente la Relatividad Especial (véase el post Breve Introducción Histórica a la Relatividad Especial) y la gravitación, revolucionando nuestras concepciones de espacio, tiempo y del propio universo como sistema físico. Entre los éxitos más señalados de la teoría, cabe citar la explicación precisa de fenómenos tan diversos como:

• El perihelio anómalo de los planetas del Sistema Solar, particularmente Mercurio.
• El desplazamiento al rojo de las líneas espectrales por efectos de dilatación temporal.
• La desviación de los rayos de luz procedentes de objetos distantes al pasar cerca de objetos muy masivos, como el Sol o las galaxias.
• La existencia de singularidades en la descripción de agujeros negros o en el origen mismo de nuestro universo (Big Bang).
• La necesaria expansión (o contracción) de un universo homogéneo e isótropo.

Las ondas gravitacionales, otra de las predicciones más destacadas de la teoría, son ondulaciones del tejido espacio-temporal provocadas por sistemas dinámicos de enorme energía (pensemos, por ejemplo, en la explosión de una supernova, la colisión de dos agujeros negros supermasivos o un sistema binario de estrellas de neutrones en rotación). En efecto, cuanto más masivos sean los objetos involucrados, más intensas serán las curvaturas del espacio-tiempo en sus cercanías; cambios en la configuración de estos sistemas pueden provocar cambios dinámicos en la geometría espacio-temporal, que se propagarán lejos de la fuente que los provoca a la velocidad de la luz (tal y como Poincaré habría de argumentar ya en 1905). En este sentido, el fenómeno resulta similar a la emisión de ondas electromagnéticas por parte de cargas eléctricas aceleradas.

Los interferómetros del experimento LIGO han sido capaces de medir las deformaciones espacio-temporales locales experimentadas al paso de dichas ondas al incidir sobre la Tierra, detectando distorsiones de ¡no más de una parte en 10²¹! Si bien disponíamos de evidencia indirecta de la existencia de ondas gravitacionales (responsable, por ejemplo, de la disminución del período del púlsar PSR B1913+16), se trata de la primera vez que tales ondas son detectadas de forma directa. La fuente de la señal corresponde a la fusión de dos agujeros negros de aproximadamente 29 y 36 masas solares acaecida hace 1300 millones de años. Un auténtico cataclismo cósmico que liberó aproximadamente tres veces la masa del Sol en forma de ondas gravitacionales en apenas una fracción de segundo, en lo que Kip Thorne ha descrito hoy, durante la presentación celebrada en la National Science Foundation (Washington), como una violenta tormenta en el espacio-tiempo.

Más información en: https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20160211