El espacio no es un vacío inerte: el universo se ve constantemente sacudido por ondas gravitacionales, un 'clamor' y un 'coro perpetuo' aún más fuerte de lo esperado. Son las conclusiones de quince años de observaciones realizadas por el Observatorio Norteamericano de Nanohercios para Ondas Gravitacionales (NANOGrav). Se trata de una iniciativa en la que colaboran más de 70 centros internacionales y que trabaja con tres grandes instalaciones: el observatorio de Arecibo en Puerto Rico, el Telescopio Green Bank de Virginia Occidental y el Jansky Very Large Array de Nuevo México.
Las ondas gravitacionales son oscilaciones provocadas por algunos de los fenómenos más potentes del universo, como las colisiones de estrellas masivas o el acercamiento y fusión de agujeros negros. Son, además, el "último descubrimiento" de Albert Einstein, que anticipó su existencia en 1916 al demostrar que los objetos masivos acelerados debían distorsionar el espacio-tiempo en forma de radiación gravitacional, como las 'ondas' provocadas en un estanque al tirar una piedra que se alejan de la fuente de origen.
"El movimiento de grandes masas crea esas pequeñas deformaciones en el tejido del espacio-tiempo que se propagan a la velocidad de la luz", explica Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronómico Nacional y el Real Observatorio de Madrid, y ganador del Premio CSIC-Fundación BBVA de Comunicación Científica de 2023. Detectar estas ondas es un reto ingente, porque las oscilaciones debidas a la gravedad son apenas perceptibles. "Es un fenómeno muy sutil. Para que estas ondas sean apreciables hay que recurrir a masas muy grandes en movimiento, como los agujeros negros".
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La confirmación de la predicción de Einstein llegó precisamente un siglo después, en 2015. Las primeras ondas gravitacionales de las que se tuvieron así constancia fueron las producidas "durante la última fracción de segundo de la fusión de dos agujeros negros para producir un solo agujero negro más masivo en rotación, recogía entonces El Cultural. Ahora, "se detectan ondas gravitacionales procedentes de colisiones de agujeros negros o estrellas de neutrones a diario", explica Bachiller, fruto de décadas de esfuerzos de muchos grandes físicos.
"El universo es muy, muy grande, de forma que permanentemente tienen lugar colisiones entre astros masivos como estrellas de neutrones y agujeros negros. Estos crean un fondo de emisión gravitacional que llena el espacio, y que hay que sustraer a la hora de detectar las ondas primordiales. Es como el rumor que podríamos oír procedente de una multitud es un estadio que nos enmascararía una leve música que sonase de fondo, a muy bajo volumen", relata el astrónomo.
El gran avance que ahora hace público NANOGrav no es solo la descripción de este coro, sino la detección de su nota más potente. Hasta ahora, los interferómetros como LIGO y Virgo situados en la Tierra han logrado detectar ondas de alta frecuencia, pero el 'rumor' descrito por NANOGrav implica un trasfondo gravitacional de ondas de baja frecuencia. Algunas tienen periodos tan largos que que la distancia entre dos crestas de su longitud de onda es de varias décadas de años luz de duración.
La red de antenas de Nuevo México que ha colaborado en el descubrimiento.
La búsqueda del Big Bang
La recompensa es grande, en forma de información para los astrofísicos, como la masa y la distancia de los objetos, los mecanismos físicos que generaron y los motivos del colapso. El 'premio gordo', no obstante, sería detectar las ondas correspondientes al nacimiento del universo y que "deben resonar aún en todo el espacio", precisa Bachiller, pero se encuentran "apantalladas" por el poderoso "ruido gravitacional" que producen otros fenómenos.
"Estas primeras ondas son el único medio de diagnóstico del universo más primitivo al que podemos aspirar", prosigue. "Su detección puede ofrecernos pistas sobre su composición en términos de componentes y procesos, incluyendo materia ordinaria, materia oscura y energía oscura. Mediante las ondas electromagnéticas podemos acercarnos hasta unos 400.000 años después del Big Bang, pero con las ondas gravitacionales podríamos acceder hasta una pequeñísima fracción de segundo".
En 2017, los astrofísicos responsables de la detección de las ondas gravitacionales recibieron el Nobel de Física y el premio Princesa de Asturias de Investigación. "Ahora tenemos una forma completamente nueva de ver el cielo a través de las interacciones gravitacionales y el conjunto de interacciones electromagnéticas", explicaba Barry Barish a D+I, galardonado junto Rainer Weiss y Kip S. Thorne. "Todo lo que sabemos después de 400 años sobre el universo proviene de estos fenómenos y ahora podemos demostrarlo".
Bachiller se muestra categórico: "El siguiente gran avance debe venir de la detección de ondas primordiales. Para eso, se han desarrollado nuevas técnicas de detección, como la utilizada en estos trabajos de Nanograv, que consisten en la utilización de radiotelescopios para medir el efecto que estas debilísimas ondas pueden tener sobre la propagación de las emisiones en radiofrecuencia procedentes de los púlsares", concluye.