Deformando la realidad: las ondas gravitacionales
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Deformando la realidad: las ondas gravitacionales

El 14 de septiembre de 2015 las distorsiones u «ondas» entre el espacio-tiempo fueron detectadas por primera vez gracias al Laser Interferometer

Hace 1300 millones de años en nuestro universo se produjo una violenta colisión entre dos hoyos negros, que dio origen a un campo gravitacional tan fuerte que distorsionó el espacio-tiempo. El 14 de septiembre de 2015 estas distorsiones u «ondas» fueron detectadas por primera vez gracias al Laser Interferometer Gravitational-Waves Observatory o LIGO.

Dos años más tarde, este descubrimiento hizo a Kip Thorne, Rainer Weiss y Barry
C. Barish —investigadores del observatorio que, inspirados por el trabajo previo del físico Joseph Weber, desde 1975 buscaban comprobar la existencia de estas ondas— merecedores del Premio Nobel de Física de 2017. Muy bonito y todo, pero ¿cuál es la relevancia de esto?

¿Otra vez tú, Albert?

Quién más que Einstein para predecir este tipo de eventos. En 1915 publicó su Teoría de la relatividad general, en la 
que explicó los fenómenos del campo gravitatorio que «no cuadraban» desde la física mecánica planteada por Newton por ejemplo, la órbita casi circular de Mercurio.

Para los no iniciados, esta teoría tiene tres pilares fundamentales:

  • El principio de covariancia

También llamado Principio general de la relatividad, se trata de la generalización de la Teoría de la relatividad especial —propuesta por Einstein en 1905—, implicando que las leyes físicas sean las mismas para todo sistema de referencia, sea éste un cometa, el Sol o la galaxia Andrómeda.

  • El principio de equivalencia

Un sistema inmerso en un campo gravitatorio es puntualmente indistinguible de un sistema de referencia no inercial acelerado. 

  • La curvatura del espacio-tiempo.

Desde el punto de vista de la física, vivimos en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, tres espaciales y una temporal. Según dicta la relatividad, el espacio se curva ante cuerpos de masas colosales —hablamos de estrellas, planetas o galaxias— y la gravedad misma es consecuencia de esa geometría curva. Si usted estuviera dentro de una cápsula en caída libre hacia
la Tierra, experimentaría lo mismo que si estuviera en el espacio exterior lejos de cualquier astro —es decir: «flotaría»—. Invitemos a este escenario hipotético a un primo suyo, para que actúe como observador externo. En ambos casos, usted, dentro de su cápsula, activará un láser; mientras que su primo notará que el haz de luz «se curva», usted lo percibirá en una trayectoria recta hacia la Tierra. El porqué de dicha curva se debe al campo gravitatorio del planeta.

Gracias a la Teoría de la relatividad general, el universo podría definirse como «un todo», descrito en una serie
de ecuaciones que explican la cercana conexión entre el espacio, el tiempo y la materia. Por supuesto, la comprobación de esta teoría ha llegado con las observaciones de sus predicciones, por ejemplo, la registrada por sir Arthur Eddington durante un eclipse de sol en 1919, en el que comprobó que la luz describe trayectorias curvas en el instante en que es desviada por la presencia de la materia.

Es otra onda

Ahora que sabemos cómo funciona el Universo según la relatividad, hay que definir qué es una onda gravitacional. Como ya se mencionó, se trata de una perturbación de la curvatura del espacio-tiempo a manera de fluctuaciones provocadas por la aceleración de cuerpos masivos —como agujeros negros, estrellas de neutrones o explosiones de supernovas—. Con tanta masa y energía involucradas, la velocidad con la que estas ondas se propagan es igual a la velocidad de la luz, coincidiendo con otro punto de la relatividad: no existe nada más rápido que la luz en el vacío.

¿Y qué es la luz? Ondas electromagnéticas —o radiación electromagnética, como usted prefiera—. No se ven, pero pueden «oírse», ya que poseen frecuencias bajas que nos permiten identificar los campos dinámicos de sus fuentes. El problema que tienen los telescopios es
que, cuando los astros no reflejan o emiten radiación electromagnética —como los benditos hoyos negros—, no «arrojan» la información que nos interesa —cuándo o cómo se formaron—. Sin embargo, ahora ya se puede conocer con mayor precisión su origen al «escuchar» sus ondas gravitacionales.

Termina de leer este artículo en Algarabía 162.

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