Por qué hoy es un día clave para la teoría de las ondas gravitacionales de Einstein

Jueves, febrero 11th, 2016

El universo está repleto de ondas gravitacionales según Einstein.

Un esfuerzo internacional para detectar las ondas en el espacio está más cerca que nunca de confirmar una de las grandes predicciones de Albert Einstein.

Estas ondas gravitacionales las propuso por primera vez Einstein hace 100 años y son una predicción clave en su Teoría General de la Relatividad.

Pero durante décadas de búsqueda, nadie las ha podido detectar, a pesar de varios años de operaciones de dos laboratorios de láser masivos en Estados Unidos y uno en Italia.

El equipo estadounidense hablará hoy a las 15.30 GMT en Washington DC y la expectativa de que pueden anunciar la detección de estas ondas es enorme.

Pero, ¿qué son estas ondas gravitacionales y por qué es tan importante detectarlas?

Ondas gravitacionales por todas partes

El 25 de noviembre de 1915 Albert Einstein presentó la versión final de sus ecuaciones del campo ante la Academia Prusiana de las Ciencias.

Albert Einstein

Hace 100 años Albert Einstein propuso la existencia en la Tierra de las ondas gravitacionales.

Estas son la base de su Teoría General de la Relatividad, un pilar fundamental de la física moderna que ha transformado nuestra comprensión del espacio, el tiempo y la gravedad.

Gracias a ella hemos podido entender muchas cosas: desde la expansión del Universo hasta el movimiento de los planetas y la existencia de los agujeros negros.

Pero Einstein también propuso la presencia de ondas gravitacionales. Estas son, esencialmente, las ondulaciones de energía que distorsionan la estructura del tiempo y el espacio.

Imagínate algo así como las ondas que se generan cuando lanzas una piedra a un charco de agua.

Cualquier objeto con masa debería producirlas cuando está en movimiento. Incluso nosotros. Pero cuanto más grande es la masa y más dramático el movimiento, más grandes son las ondas.

Y Einstein predijo que el universo estaba repleto de ellas.

  • Las ondas son una consecuencia inevitable de la Teoría General de la Relatividad
  • Su existencia ha sido inferida pero no verificada directamente
  • Son ondas en la estructura del espacio y el tiempo producidas por eventos cósmicos violentos
  • La aceleración de las masas produce ondas que se propagan a la velocidad de la luz.

La gran L

El laboratorio donde se desarrolla el proyecto Virgo  está en la campiña  cerca de Pisa, en Italia.

Si bien los astrónomos tienen evidencia indirecta de su existencia, nadie ha podido observar aún estas rarezas cósmicas.

“No me sorprende que no hayamos visto todavía ondas gravitacionales”, le dice a la BBC Toby Wiseman, físico del Imperial College de Londres, en Reino Unido.

“La gravedad es de hecho la más débil de las fuerzas e incluso las fuentes astrofísicas más dramáticas sólo emiten ondas gravitacionales débiles”.

Lo que los investigadores están tratando de hacer es detectar las pequeñísimas distorsiones que se crean cuando las ondas gravitacionales pasan a través de la Tierra.

Esperan ver las ondas emanadas por eventos cósmicos violentos, como la explosión de estrellas o el choque de agujeros negros.

 

Los detectores de EE.UU. –el observatorio de ondas gravitacionales de interferómetros láser, Ligo– y el de Italia, conocido como Virgo, están formados por dos túneles idénticos en forma de L, de unos 3 km de largo.

El proceso comienza con la generación de un rayo láser que luego se divide en dos: uno es impulsado a través de un túnel y la otra mitad por el otro.

Un espejo en cada túnel hace rebotar a los rayos láser muchas veces hasta que se vuelven a recombinar.

Una nueva ventana

Puede parecer una estrategia elaborada, pero aprovecha una propiedad muy útil del láser: el hecho de que son rayos intensos de luz. Y, la luz, es una onda.

Ondas gravitacionales

Hasta ahora, nadie ha podido observar en forma directa las elusivas ondas gravitacionales.

Ahora, imagínate que dos olas en el océano chocan una contra otra. Mientras una está en su punto más alto, la otra está en su punto de depresión. Así pueden cancelarse la una a la otra.

Lo mismo puede ocurrir dentro del experimento. Si las ondas viajaron exactamente a la misma distancia por los dos túneles, se cancelan y no producen ninguna señal.

Sin embargo, si una onda ha viajado a través del túnel distorsionará sutilmente su entorno, cambiando la longitud de los túneles en una cantidad diminuta (sólo una fracción del ancho de un átomo).

Image copyrightThinkstock
La teoría de la relatividad nos ha permitido entender en gran medida cómo funciona el Universo.

Y la forma en que las ondas se mueven a través del espacio significa que un túnel se estirará y el otro se encogerá, lo cual hará que un rayo láser viaje una distancia levemente mayor, mientras que el otro hará un viaje más corto.

Como resultado, los rayos divididos se recombinarán de una manera diferente: las ondas de luz interferirán entre sí en vez de cancelarse y los científicos podrán detectar entonces una señal.

Una observación directa abrirá una nueva ventana al cosmos, una que no hubiese sido posible sin Einstein.

(Fuente:  http://www.bbc.com/mundo/noticias/2016/02/160211_ciencia_ondas_gravitacionales_relatividad_einstein_gtg?ocid=socialflow_facebook   y selección de Yugurta Domingo)

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