Premio Nobel de Física 2017: Comenzando a escuchar el universo

Por: Francisco Rojas, Facultad de Ingeniería y Ciencias

Por estos días la noticia del Premio Nobel de Física 2017, otorgado a tres físicos estadounidenses por la detección de las ondas gravitacionales –las que predijo Einstein hace ya cien años–  ha ocupado las páginas de diversos medios de comunicación.  Pero más allá de lo mediático de este descubrimiento –porque la física  a veces sí puede ser mediática– es importante entender qué son las ondas gravitacionales, cómo es posible detectarlas y cuál es su importancia e impacto para la física  y la comunidad científica, en general.

La respuesta no es tan compleja como podría esperarse. En definitiva, las ondas gravitacionales de las que hoy todo el mundo habla, son distorsiones del mismo espacio y tiempo que viajan a través del universo. Esto pareciera ser parte de una novela de ciencia ficción, pero lo maravilloso es que no lo es. Estas distorsiones, en realidad,  son predicciones de la teoría de la gravedad de Einstein y los físicos solo estábamos esperando su confirmación experimental. Y, felizmente, un siglo después el experimento LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) logró confirmar su existencia por primera vez. Por cierto, son muchos los físicos que han trabajado durante años y han jugado un rol fundamental en este descubrimiento.

Para poder entender intuitivamente qué son estas distorsiones, pensemos primero en una onda un poco más conocida: la luz. La luz es lo que se conoce como una onda electromagnética, esto es campos eléctricos y magnéticos que viajan a través del espacio a una velocidad de 300 mil kilómetros por segundo. Esta es la velocidad de la luz. Por otra parte, la teoría de la gravitación de Einstein es para otro tipo de fuerzas: las fuerzas gravitacionales. Aquí los elementos fundamentales son el espacio y el tiempo en sí. Las distancias se distorsionan y los tiempos se dilatan. Estas dilataciones y contracciones pueden viajar a través del espacio y también lo hacen a la velocidad de luz. Y esto es lo que se conoce como ondas gravitacionales. La comprobación de su existencia es tan espectacular que incluso el propio Einstein dudó de ello y llegó a pensar que, de existir, era casi imposible que el ser humano pudiera detectarlas. Sin embargo, la naturaleza, el intelecto humano y el desarrollo científico tecnológico nos tenían preparada una sorpresa. De eso ya han pasado dos años.

El 14 de septiembre de 2015 los dos observatorios de LIGO, ubicados en las ciudades de Hanford, Washington y Livingston, Luisiana, detectaron, simultáneamente, las ondas gravitacionales emitidas por un evento violentísimo: la colisión de dos agujeros negros. Esta colisión ocurrió a una distancia de mil millones de años luz de nuestro planeta. Las ondas gravitacionales producidas en esta colisión tienen frecuencias entre 35 a 250 Hertz, rango que está, curiosamente, dentro de lo audible para los humanos. Hasta ahora con nuestros telescopios solo podíamos observar el Universo a través de las ondas electromagnéticas (luz) que nos llegan desde los confines del cosmos. Ahora, hemos adquirido un nuevo sentido: no solamente vemos la luz del Universo con nuestros telescopios, también podemos “escuchar” su bella sinfonía a través de las ondas gravitacionales.

De hecho, LIGO junto con un detector de las mismas características en Italia (VIRGO) anunciaron ayer la detección de un nuevo evento ultraviolento: la colisión de dos estrellas de neutrones.  Y es aquí cuando sale a relucir toda la maravilla de lo que ya comenzó. Las estrellas, como bien todos sabemos, emiten luz. Al colisionar estas estrellas se emitieron ondas gravitacionales y, junto con la luz que emitieron en este choque, los telescopios del mundo alzaron su vista y pudieron detectarla al mismo tiempo que las ondas gravitacionales arribaron a nuestro planeta.  Nuestros telescopios en Chile, por estar en el hemisferio sur (opuesto al del LIGO y VIRGO), jugaron un rol crucial en esta nueva detección.

No cabe duda de que con estos descubrimientos comienza una nueva era. La era de la astronomía de ondas gravitacionales, insospechada para muchos, incluso para Einstein, y que nos ayudará a revelar los secretos más íntimos de nuestro Universo y nuestro lugar en él.

Redacción DCA