Un
sencillo vídeo nos ofrece las respuestas
Público.es
13-02-2016
Albert
Einstein planteó por primera vez la existencia de las ondas gravitacionales en
su Teoría de la Relatividad General y, desde entonces, los investigadores
llevan un siglo tratando de demostrar si estas ondas existen realmente. Pero,
¿qué son estas ondas y por qué son tan importantes?
Un vídeo elaborado por PHD Comics TV, una web que
produce contenidos multimedia para comunicar las ideas del universo científico
de una forma creativa y divertida, lo explica con (relativa) sencillez:
¿Qué es
una onda gravitacional?
Es una oscilación en el tejido del espacio-tiempo.
Imagina que el espacio es una gran malla elástica y que los cuerpos que tienen
masa causan que esta lámina se curve, como le pasaría a un trampolín afectado
por el peso de un saltador. Cuanta más masa, más se curva y distorsiona el
espacio a causa de la gravedad.
Por ejemplo, la razón por la cual la Tierra gira alrededor del Sol es que el Sol es muy masivo, causando una gran distorsión en el espacio que lo rodea. Si intentaras moverte por una línea recta alrededor de una distorsión tan grande verías que en realidad te estarías moviendo en círculos alrededor del cuerpo que la causa. Así es como funcionan las órbitas de los planetas: no existe realmente una fuerza sujetando a los planetas, sólo es la curvatura del espacio.
Por ejemplo, la razón por la cual la Tierra gira alrededor del Sol es que el Sol es muy masivo, causando una gran distorsión en el espacio que lo rodea. Si intentaras moverte por una línea recta alrededor de una distorsión tan grande verías que en realidad te estarías moviendo en círculos alrededor del cuerpo que la causa. Así es como funcionan las órbitas de los planetas: no existe realmente una fuerza sujetando a los planetas, sólo es la curvatura del espacio.
¿Qué
produce las ondas gravitacionales?
Las ondas gravitacionales son producidas cuando
cuerpos masivos son acelerados, cambiando la distorsión del espacio. Toda masa
o energía puede crear ondas gravitacionales. Si dos personas empezaran a bailar
uno alrededor del otro, también se crearían oscilaciones en el tejido del
espacio-tiempo, pero estas serían extremadamente pequeñas y prácticamente
indetectables.
La gravedad es muy débil en las escalas de las otras fuerzas del Universo, así que necesitas algo muy masivo y moviéndose muy rápido para crear las distorsiones que nosotros podemos detectar, como las estrellas de neutrones y los agujeros negros.
La gravedad es muy débil en las escalas de las otras fuerzas del Universo, así que necesitas algo muy masivo y moviéndose muy rápido para crear las distorsiones que nosotros podemos detectar, como las estrellas de neutrones y los agujeros negros.
¿Cómo
observar una oscilación del espacio-tiempo?
Si el espacio entre dos personas se estirase o se
contrajera nadie notaría nada si entre ambas hubiera marcas situadas a igual
distancia, porque estas marcas también se estirarían en esa malla metafórica.
Pero hay una regla universal que no admite este efecto, una hecha usando la velocidad de la luz. Si el espacio entre dos puntos se estira, entonces la luz tarda más tiempo en ir de un punto a otro. Y si el espacio se contrae, la luz tarda menos tiempo en cruzar los dos puntos. Y es aquí donde entra en juego el experimento LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory).
El observatorio tiene túneles de cuatro kilómetros y usa luz láser para medir el cambio en la distancia entre los extremos del túnel. Cuando una onda gravitacional pasa, se ensancha en una dirección y se encoge en la otra dirección. Midiendo la interferencia de los láseres a medida que rebotan entre los diferentes puntos, los físicos pueden medir con mucha precisión si el espacio entre estos se ha expandido o contraído.
Pero hay una regla universal que no admite este efecto, una hecha usando la velocidad de la luz. Si el espacio entre dos puntos se estira, entonces la luz tarda más tiempo en ir de un punto a otro. Y si el espacio se contrae, la luz tarda menos tiempo en cruzar los dos puntos. Y es aquí donde entra en juego el experimento LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory).
El observatorio tiene túneles de cuatro kilómetros y usa luz láser para medir el cambio en la distancia entre los extremos del túnel. Cuando una onda gravitacional pasa, se ensancha en una dirección y se encoge en la otra dirección. Midiendo la interferencia de los láseres a medida que rebotan entre los diferentes puntos, los físicos pueden medir con mucha precisión si el espacio entre estos se ha expandido o contraído.
¿Por qué no se ha conseguido antes?
La precisión requerida es brutal. Para detectar una
onda gravitacional es necesario poder decir cuándo algo ha cambiado en su
longitud en unas pequeñas partes de 10 elevado a 23. Es como poder determinar
que una barra de 10 a la 21 metros de longitud (un 1 seguido de 21 ceros) ha
encogido sólo 5 milímetros. Increíble.
El efecto de una onda gravitacional es tan minúsculo y tan fácilmente confundible con el ruido en el Universo que se necesita de una inteligente técnica de análisis de datos para llegar a ella. Los científicos identifican patrones de ondas gravitacionales comparando las oscilaciones que miden en el experimento con las oscilaciones que se esperan de las ondas gravitacionales. Es como intentar identificar una canción que se susurra en una fiesta muy ruidosa desde el otro extremo de la sala.
El efecto de una onda gravitacional es tan minúsculo y tan fácilmente confundible con el ruido en el Universo que se necesita de una inteligente técnica de análisis de datos para llegar a ella. Los científicos identifican patrones de ondas gravitacionales comparando las oscilaciones que miden en el experimento con las oscilaciones que se esperan de las ondas gravitacionales. Es como intentar identificar una canción que se susurra en una fiesta muy ruidosa desde el otro extremo de la sala.
¿Por qué
es importante el descubrimiento?
Imagina que toda tu vida has estado sordo hasta un
día en el que vuelves a recuperar este sentido. Podrías explorar el mundo de
una nueva forma gracias a tu nueva capacidad. Esa es la razón de por qué
detectar ondas gravitacionales es tan importante. Supone una manera
completamente nueva de estudiar el Universo.
Siempre que existe una nueva forma de observar el Universo descubrimos cosas que no esperábamos, cosas que no sabíamos que existían, y examinamos los límites de nuestro conocimiento de la física, testando nuestras actuales teorías sobre cómo funciona el mundo que nos rodea en el espacio.
Siempre que existe una nueva forma de observar el Universo descubrimos cosas que no esperábamos, cosas que no sabíamos que existían, y examinamos los límites de nuestro conocimiento de la física, testando nuestras actuales teorías sobre cómo funciona el mundo que nos rodea en el espacio.
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