K-BITS

Micronotas de Ciencia y Tecnología en Español

Ondas gravitacionales for dummies

Raquel Torres Peralta

Raquel Torres Peralta

Hace 100 años Albert Einstein propuso la existencia de las ondas gravitacionales y hace apenas unos días un grupo de científicos anuncia que las ha detectado.

En su teoría de la relatividad, Einstein afirma que el espacio es una especie de “tela” flexible que responde a los procesos astrofísicos de gran energía (como los que involucran a los hoyos negros), contrayéndose, expandiéndose o curveándose, de modo que cuando uno de esos procesos se da, genera ondas que alteran el espacio con un efecto similar al de una piedra cayendo en un lago.

Esas ondas viajan a la velocidad de la luz atravesando el espacio. Dichas ondas son las ondas gravitacionales y cuando chocan con la tierra ésta se contrae y se expande, causando oscilaciones en las distancias entre los objetos (acortándose, alargándose). Esas variaciones son tan pequeñas que nos es imposible captarlas a simple vista.

La semana pasada, el observatorio de ondas gravitacionales Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) anunció y mostró la primera evidencia de la existencia de las ondas gravitacionales al captar el sonido de la coalición de dos hoyos negros hace mil millones de años luz – un año luz es la distancia que recorre la luz durante un año sin tener un objeto que obstruya su paso-. La luz viaja a 300,000 km por segundo y el año tiene 31,557,600 segundos. Esto nos da una idea de la distancia a la que sucedió el evento.

Para detectar estas variaciones LIGO construyó dos túneles de 4 km cada uno, uno en Washington y el otro en Louisiana, en forma de L. En el vértice se colocó un láser y en los extremos al final un espejo, de modo que al observar los patrones de interferencia en ambos lasers al momento de rebote de la luz se puede medir con extrema precisión una variación en la distancia entre los extremos. Imaginemos los rayos láser como si fueran la orilla ondeada de una pasta de lassagna. Cuando dos rayos coinciden los patrones de las ondas quedan en cierta posición donde la distancia entre la onda de uno y el otro se puede medir con gran precisión.

Aunque el principio es sencillo, la tarea no es fácil, pues la más mínima variación en la colocación del espejo, la medida de los túneles o los cálculos de medición, por ejemplo, podría dar resultados falsos. Los detectores son tan exactos que pueden medir una variación en la distancia entre los extremos de menos del diámetro de un protón, estamos hablando de precisión a nivel cuántico. Si una onda gravitacional proveniente de otra galaxia toca a ambos detectores a mismo tiempo, la distancia de uno se acortará mientras que la del otro se expanderá, en la misma proporción, al mismo tiempo.

¿Para qué nos sirve esto?
El comprender este tema nos da herramientas para conocer más sobre nuestro universo. Los dos hoyos negros que chocaron medían 29 y 36 veces la masa del sol, y se fusionaron en uno solo de 62 veces el tamaño del sol. Pero, 29+36 =65. Entonces, ¿Qué pasó con el tripe de masa del sol que hizo falta en la fusión? Esa se convirtió en energía pura. Hasta ahora hemos estudiado el universo utilizando ondas de luz, ahora lo podremos estudiar usando las ondas gravitacionales, es un antes y un después. Aún nos falta mucho por conocer sobre las ondas gravitacionales y la física cuántica, pero este ha sido un gran avance en la historia de nuestra especie. Estamos ante el descubrimiento de la década.

Es fascinante que la capacidad de un hombre pudiera predecir algo tan alejado de nuestra cotidianeidad, de nuestros alcances, usando las matemáticas a un siglo antes de tener la tecnología para comprobarlo. También que sea posible colocar un espejo y un láser con precisión cuántica para medir las variaciones provocadas por un evento que tuvo lugar en una distancia que ni siquiera podemos concebir. Mucho tiempo y recursos se destinaron a este fin, basándose en la teoría de un genio que vio más allá, y no se equivocó. Él y sus colegas sabían que estaba en lo cierto, gracias las matemáticas, el lenguaje universal que permitió que lo declararan genio en lugar de loco.

Video ilustrativo: https://goo.gl/bKSHNR

Raquel Torres Peralta
@Rql_Torres
Doctora en Ciencias Computacionales
por la Universidad de Arizona
Profesora-Investigadora del
Departamento de Ingeniería Industrial de la
Universidad de Sonora

Comentarios

comentarios

Comments are closed.