Una nueva forma de ver el Universo

Recreación de un agujero negro. Foto: Luis J. Garay

El científico Tomás Ortín, del Instituto de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid (CSIC), valora el descubrimiento anunciado por el equipo del proyecto LIGO en torno a las ondas gravitacionales. Según Ortín, "acabamos de abrir los ojos a una nueva realidad".

La historia de la ciencia admite muchos relatos paralelos. Admiramos el de las grandes ideas que nos han ayudado a entender nuestro entorno, desde el núcleo atómico al Universo, y a los genios que, con sus explicaciones, nos han ayudado (o forzado) a mirarlo de otra forma, accediendo a nuvas realidades. Pero existe también el relato de la invención de los ojos que nos han permitido hacerlo (telescopios, microscopios, radares, radiotelescopios, endoscopios, sismógrafos...) . No existe el uno sin el otro, aunque el orden en el que intervienen no es el mismo en cada capítulo de esta historia.

La Relatividad General de Einstein nos ha dotado de conceptos nuevos para entender el Universo: espacio-tiempo curvo, agujeros negros, ondas gravitacionales... En este capítulo concreto los ojos de los que se disponía en 1915 (esencialmente los telescopios ópticos para luz visible) no permitían comprobar la validez de todos estos conceptos y ha habido que esperar a tener ojos nuevos (principalmente radiotelescopios que nos permiten ver el Universo con otra luz, como las ondas de radio o los rayos X que nos permiten ver nuestros propios cuerpos de otra forma) para hacerlo. Sin embargo muchos de ellos aún tienen el status de predicciones. De entre ellas, la existencia de agujeros negros (especialmente de sus horizontes de eventos) y de ondas gravitacionales son, respectivamente, la más llamativa y la más fundamental de ellas.

Hoy nos ocupan especialmente porque acaba de anunciarse que uno de nuestros nuevos ojos, (hay quien prefiere llamarlos orejas; cuestión de gustos), un detector de ondas gravitacionales, es decir, una especie de telescopio que ve (u oye) estas ondas, conocido por las siglas LIGO (el Observatorio de ondas gravitacionales por interferometría láser) ha visto una señal que indubitablemente corresponde a la onda gravitacional generada por la fusión de dos agujeros negros en uno mayor. Un fenómeno que ocurrió hace 1.300 millones de años pero tan violento que se ha emitido el equivalente a 3 masas de nuestro Sol convertidas en pura energía irradiada en forma de ondas gravitacionales.

LIGO no es el primer, ni el único ojo que tenemos para ver ondas gravitacionales, pero éstas son tan débiles que los demás no han tenido chances de detectar la señal de un acontecimiento por encima del ruido, por cataclísmico que fuese. LIGO es el primero que tiene la sensibilidad necesaria (milésimas del diámetro del núclo atómico) y se beneficia del trabajo hecho durante los últimos años en simulaciones de ordenador de estos eventos ultraviolentos para reconocer su señal característica.

Pero, ¿qué son las ondas gravitacionales, eso que ha visto LIGO? De forma muy pedestre podemos entenderlas como ondas de fuerza gravitatoria, variaciones de esta fuerza que se propagan y que hacen que todo lo que es atraído por la gravedad, oscile. La Relatividad General nos dice que absultamente todo es atraído por la gravedad, incluida la luz que atraviese el campo gravitatorio. Los haces de laser de LIGO oscilan cuando atraviesan una zona por la que se estén propagando las ondas gravitacionales y estas oscilaciones se pueden detectar haciendo que haces que tienen el mismo origen, pero tienen distintos recorridos y oscilan de distinta forma al son de las ondas gravitacionales, interfieran entre sí.

La Relatividad General camufla la fuerza gravitatoria en la curvatura del espacio-tiempo: no es que usted acelere hacia la Tierra al caer, sino que el tiempo que usted vive al caer a los demás nos parece curvado, encogido, y en términos de ese tiempo, usted acelera. Todo aquello que existe en el espacio-tiempo es sensible a sus deformaciones, así que todo siente la gravedad y sus perturbaciones, que se propagan como ondas en un estanque, o como ondas sísmicas en la Tierra, agitando todo lo que yace sobre ella.

¿Por qué como ondas? Al igual que una carga eléctrica, que genera campo eléctrico, al oscilar como un péndulo o al girar en una bobina, genera un campo magnético y ambos campos se combinan en una onda electromagnética, la Relatividad General nos dice que una masa que genera un campo gravitatorio ordinario (que podemos llamar gravieléctrico) al oscilar como un péndulo o girar en torno a otra (como el púlsar binario) genera un campo gravimagnético y que ambos, combinados, se propagan como una onda gravitatoria que ahora vamos a poder ver, al menos cuando las masas y velocidades son tan grandes como las de los agujeros negros que han generado la señal detectada por LIGO (30 masas solares moviéndose a la mitad de la velovidad de la luz).

Acabamos de abrir los ojos a una nueva realidad.