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La tenue atmósfera de dióxido de azufre de la luna Ío se congela y condensa sobre su superficie cuando Júpiter pasa por delante del Sol, pero luego esa capa gaseosa vuelve a aparecer cuando el satélite sale de la sombra del planeta gigante. Investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía y otros centros internacionales lo acaban de descubrir con las observaciones del telescopio Gemini.





La luna Ío, el cuerpo con mayor vulcanismo del sistema solar, tarda en completar una vuelta en torno a Júpiter 1,7 días terrestres. Cada día, la sombra del gigante gaseoso se proyecta sobre el satélite en un eclipse que dura aproximadamente dos horas y que produce un brusco cambio de temperatura.

Ahora un grupo internacional de investigadores, con participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), ha observado varios de estos eclipses y ha registrado un fenómeno único en nuestro sistema solar: la atmósfera de dióxido de azufre de Ío prácticamente desaparece cuando se oculta la luz del Sol para volver a reaparecer cuando la luna sale de la sombra de Júpiter.

Durante el eclipse la temperatura cae de -148 °C a -168 °C y el dióxido de azufre se congela, depositándose sobre la superficie de Ío

"La variabilidad de la tenue atmósfera de Ío ya era conocida, y no sabíamos si se debía a la actividad volcánica o a un equilibrio térmico con la superficie, es decir, a un intercambio de gas con la superficie", apunta Miguel Ángel López Valverde, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía que participa en el estudio. Como los eclipses de Júpiter producen un cambio importante de temperatura en Ío su estudio representaba la vía más eficaz para solucionar este problema.


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Júpiter e Ío fotografiados por el telescopio espacial Hubble. / J. Spencer (Lowell Observatory) y NASA/ESA

Gracias a los datos obtenidos con el telescopio Gemini de ocho metros de diámetro se ha podido monitorizar un eclipse por primera vez: cada día, y durante dos horas, la sombra de Júpiter cubre la pequeña luna y su temperatura cae de los 148 grados bajo cero a los 168 bajo cero. Con el descenso de temperatura, el dióxido de azufre que forma la atmósfera se congela y deposita sobre la superficie, para sublimar y rellenarla cuando Ío sale del eclipse y la luz del Sol calienta los hielos.

El 80 % de la atmósfera desaparece durante el eclipse

"Hemos comprobado que se pierde el 80 % de la atmósfera hasta que Ío sale del eclipse. Esto ha sido toda una sorpresa, porque nunca habíamos observado un colapso atmosférico de estas características, que nos ha permitido además zanjar el viejo problema: la atmósfera no está directamente formada por gases volcánicos, sino por la sublimación de los hielos en superficie" -concluye López Valverde-. El ciclo puede ser bastante repetitivo, alterado por aportes de los volcanes, que no son del todo despreciables".

El satélite Ío, que muestra un tamaño similar al de nuestra Luna, es el más próximo a Júpiter de los cuatro grandes satélites de este gigante gaseso, conocidos como satélites galileanos. Las interacciones gravitatorias entre ellos fuerzan las órbitas hacia una geometría elíptica, de modo que las distancias con respecto a Júpiter se vuelven variables y se generan distorsiones, similares a las mareas que la Luna provoca sobre los océanos terrestres. Estas fricciones desencadenan una fuerte actividad volcánica en Ío, cuya superficie se rejuvenece con las erupciones, que producen corrientes de lava de cientos de kilómetros y columnas de dióxido de azufre que se elevan hasta cuatrocientos kilómetros. 


IAA-CSIC
Un estudio de investigadores del Instituto de Física Corpuscular revela que la materia podría sobrevivir a su incursión en un agujero negro. Existe la posibilidad de que un hipotético viajero que entrase en uno de estos oscuros agujeros se estirase como un espagueti al acercarse al centro y escapara a través de un agujero de gusano.






Uno de los grandes problemas que se plantean cuando se estudia un agujero negro es que las leyes de la física dejan de tener sentido en sus regiones más profundas. Ese lugar, en el que se concentran grandes cantidades de masa y energía, recibe el nombre de ‘singularidad’, y en él el espacio-tiempo se curva hasta el infinito destruyendo toda la materia.

La materia no terminaría perdida dentro de la singularidad del agujero negro, sino que sería expulsada a otra región del universo

O tal vez no, según se desprende del trabajo presentado por un grupo de científicos del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València.

Estos físicos proponen analizar la singularidad de estos objetos como si se tratase de una imperfección en la estructura geométrica del espacio-tiempo, resolviendo así el problema del infinito en el centro del agujero negro.

La investigación analiza los agujeros negros utilizando teorías más allá de la relatividad general, la teoría de Einstein que describe la gravedad y predice la existencia de estos objetos. El nuevo enfoque aplica estructuras geométricas similares a las de un cristal o una lámina de grafeno.

“Este tipo de geometrías se adapta mejor a lo que sucede en un agujero negro. Igual que los cristales tienen defectos e imperfecciones en su estructura microscópica, la zona central de un agujero negro se puede interpretar como una anomalía del espacio-tiempo, lo que requiere nuevos elementos geométricos para poder dar una descripción más precisa”, explica Olmo. “Exploramos todas las opciones posibles y nos inspiramos en hechos observados en la naturaleza”, justifica.

Al unir la gravedad con este tipo de geometrías, los investigadores obtienen una descripción de los agujeros negros donde el punto central se convierte en una superficie esférica de área mínima que interpretan como la existencia de un agujero de gusano –atajo a través del espacio y el tiempo– dentro del propio agujero negro.

“Así resolvemos el problema de la singularidad, puesto que existe una ‘puerta’ en el centro del agujero negro, el agujero de gusano, por la que espacio y tiempo pueden continuar”, afirma Olmo.

Escapar del agujero

Los investigadores trabajan con uno de los tipos más sencillos de agujero negro, que no gira pero tiene carga eléctrica. El agujero de gusano que predicen las ecuaciones en su centro es más pequeño que un núcleo atómico, pero es mayor cuanto mayor sea la carga que almacena el agujero negro. Así, un hipotético viajero que entrase en un agujero negro de este tipo sufriría un fortísimo estiramiento al acercarse al centro que le daría un aspecto similar a un espagueti y le permitiría entrar en el agujero de gusano y escapar del agujero negro.

Vistas desde fuera, estas fuerzas de estiramiento y compactación parecerían infinitas, pero el propio viajero, al vivirlo en primera persona, ‘solo’ experimentaría fuerzas extremadamente intensas sin llegar a ser infinitas.

El agujero de gusano que predicen las ecuaciones crece cuanto mayor sea la carga que almacena el agujero negro

Es improbable que el protagonista de Interstellar pudiera sobrevivir a un viaje así, pero, según el modelo propuesto por los investigadores del IFIC, la materia no terminaría perdida dentro de la singularidad del agujero negro, sino que sería expulsada a otra región del universo por el agujero de gusano de su centro.

Menos ciencia-ficción

Otro problema que se resuelve con esta interpretación, según Olmo, es la necesidad de usar fuentes de energía ‘exóticas’ para generar agujeros de gusano. En la teoría de la gravedad de Einstein, estas ‘puertas’ solo aparecen en presencia de materia con propiedades inusuales –una presión o densidad de energía negativas– que nunca ha sido observada.

“En nuestra teoría, los agujeros de gusano aparecen a partir de materia y energía ordinarias, como puede ser un campo eléctrico”, asegura el investigador.

El interés en los agujeros de gusano para la física teórica va más allá de generar ‘túneles’ en el espacio-tiempo para conectar dos lugares del universo. También ayudarían a explicar fenómenos como el entrelazamiento cuántico o la naturaleza de las partículas elementales.Gracias a esta nueva interpretación, la existencia de estos objetos podría ser un poco más de este universo y un poco menos de ciencia-ficción.


CSTC

Una gruesa línea roja atraviesa la superficie de la Tierra: la franja de riesgo de un posible impacto por asteroide, calculada a partir de su trayectoria observada en el espacio.

El investigador Clemens Rumpf ha estado trabajando en un sistema de software denominado ARMOR, siglas en inglés de la herramienta de Investigación para la Optimización y Atenuación de Riesgos por Asteroides, que genera modelos de puntos potenciales de impacto de asteroides y sus consecuencias para la humanidad. Este 30 de junio, Día del Asteroide 2016, se encuentra en mitad de una misión de tres meses como investigador invitado en el Advanced Concepts Team de la ESA, institución muy familiarizada con la investigación para el desvío de asteroides.

“He colaborado con ARMOR como parte de mi investigación de doctorado en la Universidad de Southampton —explica Clemens—. Ahora mismo, la evaluación de riesgos de asteroides depende las escalas de Torino y Palermo, pero se trata de números abstractos que no muestran las consecuencias prácticas de un impacto”.

“ARMOR pretende expresar los resultados de un impacto de una manera directamente comparable con otros desastres naturales, utilizando la misma metodología que ya emplean los gobiernos. En caso de inundación, por ejemplo, una vez superado cierto umbral de riesgo, se toma la decisión de desplegar equipos de intervención y apilar sacos de arena”.

“En el caso de los asteroides, la respuesta adecuada sería que los telescopios dedicasen más tiempo a minimizar la incertidumbre sobre la órbita del asteroide estudiado, enviar una sonda espacial para observarlo y descartar cualquier amenaza, o bien, en última instancia, planificar una operación de desvío como aquella en la que participará la Asteroid Impact Mission de la ESA.”



Franjas de riego de impacto múltiple

La ecuación de riesgo fundamental, adoptada por los responsables políticos de los gobiernos, es ‘probabilidad’ (¿qué probabilidad hay de que se produzca el evento?) multiplicada por ‘exposición’ (¿qué extensión de zona poblada se vería expuesta al evento?) y ‘vulnerabilidad’ (¿qué magnitud tendría el evento?). ARMOR puede utilizar esta ecuación para objetos cercanos a la Tierra, con resultados en términos de víctimas previstas, pronosticando impactos potenciales hasta cien años en el futuro.

“Nuestra exposición y nuestra vulnerabilidad colectivas a la caída de un asteroide pueden ser muy altas, con consecuencias graves en caso de impacto de gran tamaño, pero la probabilidad de impacto es muy baja de forma general, con una frecuencia escasa de impactos de grandes asteroides a lo largo de la historia. Así, el riesgo de sufrir grandes impactos en el día a día es relativamente bajo”.

"No obstante, la Tierra sufre la caída de asteroides más pequeños continuamente, solo hay que observar el cielo nocturno para ver estrellas fugaces causadas por objetos del tamaño de una mota de polvo. Además, una red global de estaciones de infrasonido, creada originalmente para detectar explosiones nucleares ilícitas, ha detectado una o dos veces al año explosiones en la atmósfera con una escala similar a la de Hiroshima, provocadas por bólidos de mayor tamaño. La gran explosión que se produjo sobre Chelyabinsk en 2013 demostró claramente que no podemos permanecer de brazos cruzados”.



Explosiones en la atmósfera 1994-2013

ARMOR recopila sus datos sobre asteroides a partir de la Red Internacional de Alerta de Asteroides, una iniciativa de las agencias espaciales de todo el mundo y astrónomos profesionales y aficionados para detectar y monitorizar objetos cercanos a la Tierra, basándose inicialmente en la observación visual y, en el caso de cuerpos cercanos, la posibilidad usar imágenes por radar.

“En definitiva se trata de ver un punto en el firmamento, sin estar seguros de la distancia a la que se encuentra, por lo que hay multitud de distintas geometrías orbitales posibles —añade Clemens—. Por eso, la franja de riesgo inicial que atraviesa la tierra puede ser muy larga y ancha. Las observaciones posteriores nos permiten descartar muchas de estas órbitas, restringiendo la franja de riesgo hasta un determinado punto”.

En la Tierra, ARMOR aprovecha numerosas investigaciones realizadas durante la Guerra Fría sobre los efectos de las bombas nucleares, que poseen el mismo régimen energético que los impactos de asteroides. La radiación térmica, las ondas de presión y los vientos extremos podrían extenderse más allá de la zona de impacto.

Entre las variables clave encontramos la velocidad del objeto —dado que los asteroides procedentes de puntos más alejados en el Sistema Solar poseen unas velocidades relativas muy superiores—, su masa, su densidad y el punto de impacto, que puede ser suelo rocoso o sedimentario, o el océano. Los tsunamis generados por el impacto pueden llegar a ser especialmente devastadores. Un sitio web de la Universidad Purdue permite a los usuarios generar sus propios escenarios de impactos: https://www.purdue.edu/impactearth/

Clemens admite que “el consenso es que solo hemos identificado el 1% de todos los objetos cercanos a la Tierra. Lo positivo es que hemos detectado el 90% de los objetos con más de 1 km de diámetro, clasificados como mortales para la civilización. Los asteroides de menos tamaño son más difíciles de detectar porque reflejan menos luz. La explosión de 2013 en Chelyabinsk, por ejemplo, se debió a un asteroide de 17 metros”.

“Así, los nuevos telescopios necesitarán más tiempo para localizar estos asteroides más pequeños y ahí es donde ARMOR puede ayudar a determinar el rango de tamaño en el que los telescopios deben centrarse para minimizar el riesgo de impacto por este tipo de asteroides menores”.



AIM (Asteroid Impact Mission)

Durante la Conferencia de Defensa Planetaria de 2015 se realizó una demostración del sistema ARMOR ante la comunidad especializada, y también se ha presentado al Grupo Asesor para la Planificación de Misiones Espaciales (SMPAG) de la ONU, teniendo en cuenta la respuesta internacional a la amenaza de impactos por asteroides.

“La validación del sistema supone un desafío debido a la escasez histórica de documentación de calidad sobre impactos de envergadura —concluye Clemens—. Sin embargo, hemos introducido los datos de Chelyabinsk y Tunguska en ARMOR y los resultados concuerdan con lo sucedido. Los futuros resultados de las misiones AIM y AIDA serán cruciales para la comunidad de defensa planetaria en general y, más concretamente, para restringir nuestros modelos de estructuras de asteroides y comportamiento en caso de impacto, pudiendo desviar la órbita de los asteroides en el mundo real”.

Clemens es miembro de la red Stardust de la UE, que apoya la investigación sobre asteroides y basura espacial.






El pionero del experimento que ha captado la primera onda gravitacional dice que el crédito del hallazgo es para los científicos jóvenes


Kip Thorne es uno de los mayores expertos en agujeros negros del mundo. Desde ayer, también es un claro favorito al Nobel de Física. En los años setenta fue a contracorriente de la mayoría de la comunidad astronómica mundial. Al contrario que ellos, que se volcaban en el desarrollo de telescopios ópticos para captar la luz en todas sus longitudes de onda, él propuso una nueva forma de observar el cosmos, más bien de escucharlo, a través de las ondas gravitacionales. Este físico teórico ha desarrollado la mayor parte de su carrera en Caltech, donde impulsó la construcción del Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO) junto a Ronald Drever, también de Caltech, y Rainer Weiss, del MIT. Además, es una estrella de la divulgación -fue asesor científico de Interstellar- y prepara otra película con Stephen Hawking. 

Desde Washington, donde presentó al mundo la primera detección de una onda gravitacional y el comienzo de esa nueva era de la astronomía que impulsó hace cuatro décadas comenta:

¿Cómo se enteró del descubrimiento?
Estaba trabajando en casa por la mañana del 14 de septiembre y me mandaron un correo para que mirara la web interna de LIGO. Allí se almacenan automáticamente los resultados del experimento. Recibe los datos de Hanford y Luisiana [lugar de los dos detectores] y hace un gráfico de las frecuencias recibidas. Y en las detecciones de ambos sitios vi lo que llamamos una señal de pitido cuya frecuencia aumenta con el tiempo. Era exactamente la señal que esperábamos que produjeran las ondas gravitacionales. La miré y dije, "Dios mío, probablemente la tenemos, esto es demasiado bueno para ser verdad".

Era exactamente la señal que esperábamos que produjeran las ondas gravitacionales. La miré y dije, "Dios mío, probablemente la tenemos, esto es demasiado bueno para ser verdad"

¿Cómo se siente tras este hallazgo?
La mayoría de los que han participado en la detección dicen que están entusiasmados. En mi caso, es un sentimiento de profunda satisfacción. He trabajado muy duro desde los años setenta, tanto en la construcción de LIGO como en el desarrollo de las simulaciones, para entender lo que vemos y que han jugado un papel fundamental.

¿Por qué son tan importantes estas ondas?

Son importantes por el futuro al que nos llevan. Por un lado hoy [por ayer] hemos hecho muchos descubrimientos pioneros. La primera detección de ondas gravitacionales llegando a la Tierra, la primera observación de dos agujeros negros chocando y uniéndose para crear uno nuevo, las simulaciones del evento, que nos permiten observar por primera vez cómo se comporta el espacio y el tiempo cuando ambos están oscilando de forma salvaje igual que en una tempestad en el océano.

Pero lo más importante es que se abre la observación humana a un nuevo tipo de radiación. Todo lo que hemos hecho hasta ahora esencialmente se basa en ondas electromagnéticas. Ahora accedemos a otro tipo de radiación completamente nuevo. En las próximas dos décadas vamos a ver el mismo desarrollo que en la astronomía convencional, comprenderemos cuatro tipos de ondas gravitacionales con diferentes periodos de oscilación y cada una nos dirá cosas muy diferentes del universo. Las ondas que hemos visto oscilan en periodos de milisegundos. Pero usando LISA, que será una antena espacial, algo así como LIGO en el espacio, vamos a captar periodos que son 1.000 veces más largos, de minutos a horas. Vamos a ver incluso periodos de años y décadas. Vamos a ver la marca que dejan en el cielo ondas que tienen periodos de miles de millones de años. Vamos a ver muchas cosas que no habíamos visto antes, y esto sucederá en las próximas dos décadas.

Vamos a ver muchas cosas que no habíamos visto antes, y esto sucederá en las próximas dos décadas

¿Quién debe recibir el crédito por este hallazgo?

El crédito es de los jóvenes científicos experimentales que han sacado este experimento adelante. Tanto en diseño, como en construcción, como en el análisis de datos. Es su descubrimiento.

¿Cree que le darán el Nobel?

No. El Premio Nobel debe ser para los grandiosos físicos experimentales que han hecho este descubrimiento, especialmente para Rai Weiss, el principal inventor de los interferómetros de LIGO. Él ha sido el líder intelectual de este esfuerzo durante 45 años, desde el principio hasta hoy.

¿Cómo sería estar cerca del evento que han observado? 
 Verías el tiempo acelerándose y atrasándose, verías el espacio estirarse y contraerse de forma muy violenta. Viajarías en el tiempo de alguna forma porque el tiempo correría hacia adelante más lento de lo normal y luego mucho más rápido, todo de forma salvaje. Es un evento muy breve solo dura una fracción de segundo. Así que lo que necesitamos es enviar un robot que pueda captarlo todo muy rápido. Nadie sobreviviría a un evento como este.






ELPAIS

El verdadero hito histórico del descubrimiento de LIGO es la apertura de una nueva ventana para estudiar el universo



La celebración del centenario de la gran obra de Einstein parece no tener fin. Como colofón a la fiesta, la colaboración LIGO acaba de anunciar una detección directa de ondas gravitacionales. Es la última de las predicciones clásicas de la teoría general de la relatividad, que proporciona nuestra descripción más fundamental de la naturaleza del espacio y el tiempo.

Hace cien años, Einstein interpretó el fenómeno de la gravitación, la más evidente de las fuerzas de la naturaleza, como el resultado de la deformación del tejido del espacio y el tiempo. En esta visión, el espacio y el tiempo no son escenarios pasivos del movimiento de la materia, sino que se ven afectados por la cantidad y tipo de energía que contiene. En un sentido metafórico, podemos decir que el espacio tiene propiedades elásticas. Cuando hay mucha energía concentrada en una pequeña región, el espacio colapsa sin remedio en el interior de una región que desde fuera se ve como un agujero negro. Por el contrario, si el propio vacío tiene energía (la famosa “energía oscura”), el espacio responde dilatándose como un bizcocho, justamente lo que vemos en nuestro universo a las distancias más grandes que hemos podido medir.

Pero esta elasticidad dinámica del espacio sugiere que una fuente de energía que varía violentamente en el tiempo debería producir ondas de curvatura, perturbaciones que se propagarían comoolas en la superficie del agua: las ondas gravitacionales. ¿Cuál es el problema entonces? ¿Por qué no las hemos visto antes? La razón es la extrema debilidad de la fuerza gravitacional. Cada vez que damos un salto le ganamos la partida a todo el planeta Tierra, que tira de nosotros hacia abajo. Así que producir ondas gravitacionales requiere energías descomunales, y detectarlas precisa tecnología extraordinariamente fina.

Cuando hay mucha energía concentrada en una pequeña región, el espacio colapsa sin remedio en el interior de una región que desde fuera se ve como un agujero negro"

Lo que LIGO afirma haber detectado es una colisión de dos agujeros negros con una masa de treinta soles cada uno, con un tamaño de poco más de un centenar de kilómetros, orbitando casi a la velocidad de la luz en una espiral de colisión espectacular que resulta en un agujero negro más grande. El chorro final de ondas gravitacionales tiene una energía equivalente a la masa de tres soles,concentrada en unos milisegundos, más kilovatios que todas las estrellas juntas. La deformación del espacio-tiempo nos llegó el 14 de septiembre después de un viaje de 1.300 millones de años, y la amplitud de la onda en la escala del detector LIGO es de una milésima del tamaño de un protón. Es sorprendente que la naturaleza produzca semejantes extremos, pero más aun lo es que la especie humana haya sido capaz de alcanzar este conocimiento mediante una empresa histórica de más de dos milenios de pensamiento racional.

Para ser justos, hay que decir que pocos físicos dudaban de la existencia de las ondas gravitacionales. En realidad, ya se habían “visto” de manera indirecta hace más de dos décadas, cuando Hulse y Taylor recibieron el premio Nobel de física en 1993, precisamente por el descubrimiento de estrellas de neutrones binarias, una de las cuales emite pulsos electromagnéticos, regulares como un faro interestelar. Esto les permitió calcular con mucha precisión la pérdida paulatina de energía, que concordaba perfectamente con la que correspondería a la emisión de ondas gravitacionales.

Para ser justos, hay que decir que pocos físicos dudaban de la existencia de las ondas gravitacionales. En realidad, ya se habían 'visto' de manera indirecta hace más de dos décadas" 

El verdadero hito histórico del descubrimiento de LIGO es la apertura de una nueva ventana para estudiar el universo. Toda una nueva astronomía ha nacido hoy, que seguramente transformará nuestra visión del cosmos durante las próximas décadas. Ya no podemos dudar de la existencia de los agujeros negros, podremos estudiar con detalle fenómenos violentos como las colisiones de estrellas de neutrones, agujeros negros, supernovas, estallidos de rayos gamma y, cuando el detector se pueda construir en el espacio (el proyecto LISA), tal vez podamos detectar las colisiones de los monstruosos agujeros negros que se alojan en los centros de las galaxias. A la larga, puede que el mismo Big Bang se vea en una nueva perspectiva, si somos capaces de “oírlo” en ondas gravitacionales. Mientras tanto, solo podemos alegrarnos de vivir en una época en la que la especie humana sigue explorando la naturaleza con la misma emoción que los navegantes que se adentraban en un océano desconocido.


ONDAS GRAVITACIONALES



ELPAIS

En 1936, el físico alemán envió un artículo sobre ondas gravitacionales para su publicación en una revista estadounidense. Allí, otro físico le señaló varios errores que él no quiso admitir

Las ondas gravitacionales eran una de las consecuencias lógicas de la Teoría de la Relatividad General. En 1916, Albert Einstein le habló a Karl Schwarzschild, el físico que había utilizado su teoría para predecir la existencia de los agujeros negros, de la posible existencia de estas ondulaciones del tejido espaciotemporal provocadas por objetos supermasivos. Sin embargo, años después, cuando ya había abandonado Alemania para refugiarse en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton (EE UU), escribió un artículo en el que junto a su asistente Nathan Rosen desmontaba la idea de que esas ondas pudiesen existir en la realidad.

Einstein tituló su trabajo con un sugerente ¿Existen las ondas gravitacionales? y lo envió a la revista Physical Review, una publicación en la que ya habían aparecido varios artículos suyos. Aquellos trabajos se habían publicado con celeridad y sin mayores quebraderos de cabeza para el físico alemán, pero no sucedió lo mismo en esta ocasión. John Tate, editor de la revista, envió el artículo sobre las ondas gravitacionales a un revisor que encontró errores en los cálculos de Einstein y Rosen, y escribió un documento de diez páginas en el que señalaba los errores del genio y su socio.

El físico alemán, que en 1936 ya era una institución científica de dimensiones cósmicas, no se tomó bien la enmienda. En parte, quizá, por una cuestión de orgullo, pero también porque la práctica de que científicos anónimos ajenos al estudio examinasen los artículos antes de su publicación, ahora imprescindible, no se había implantado aún en Europa.

En lugar de analizar las correcciones del revisor, que resultaron ser correctas, Einstein respondió al editor con una carta airada en la que mostraba su disconformidad con su forma de actuar:


El físico alemán, que en 1936 ya era una institución científica de dimensiones cósmicas, no se tomó bien la enmienda

Estimado Señor,

Nosotros (el Sr. Rosen y yo) le habíamos enviado nuestro manuscrito para su publicación y no le habíamos autorizado a que se lo mostrase a especialistas antes de su impresión. No veo razón para responder a los en cualquier caso erróneos comentarios de su experto anónimo. Debido a este incidente, prefiero publicar el artículo en otro lugar.

Respetuosamente,

P.D. El Sr. Rosen, que ha partido hacia la Unión Soviética, me ha autorizado a que lo represente en este asunto.

Después de este altercado, Einstein no volvió a publicar nada en Physical Review, pero sí que replanteó su postura. Leopold Infield, asistente de Einstein, trabó amistad con el autor de la revisión, el cosmólogo Howard Percy Robertson, que le mostró su visión sobre el trabajo de su jefe respecto a las ondas gravitacionales. Después, Infield le transmitió la información a Einstein que, después de afirmar que ya había encontrado un error en el borrador que había mandado, escribió a la Revista del Instituto Franklin, donde su artículo ya había sido aceptado para su publicación, y explicó que se debían realizar una serie de correcciones. El sistema autocorrector de la ciencia pudo incluso con el orgullo del mayor científico del siglo XX.



ELPAIS


Hoy todo el mundo de él. LIGO (siglas en inglés del Observatorio Gravitacional de Interferomería Láser) es el observatorio de ondas gravitacionales más grande del mundo. Compuesto por dos enormes interferómetros situados a varios kilómetros de distancia, ha sido la herramienta esencial para confirmar lo que ya predijo Albert Einstein hace 100 años en su Teoría de la Relatividad General. Sin embargo, aunque se utilice para investigar el espacio, no es estrictamente una instalación para la astrofísica.

Esta gran infraestructura científica está formada por dos interferómetros láser, separados por una distancia de 3.000 kilómetros. Uno de ellos está en Louisiana y el otro en el estado de Washington. Sus brazos son tubos de vacío de varios kilómetros de longitud.

Aunque en su nombre lleve la palabra 'observatorio', no se corresponde con la típica imagen de un telescopio de gran tamaño construido sobre un punto alto. Hay tres diferencias fundamentales entre un observatorio astronómico y LIGO:

 
LIGO de Louisiana, en la ciudad de LIvingstone. REUTERS

En primer lugar, LIGO no puede detectar la radiación electromagnética que, por ejemplo, proviene de la luz visible, y tampoco lo necesita porque las ondas gravitacionales no forman parte del espectro electromagnético. En cambio, sí 'siente' estas ondas. Además, este observatorio no tiene forma curva porque más que como un ojo, funciona como un oído compuesto por dos tubos de acero al vacío perfectamente rectos y nivelados de cuatro kilómetros de longitud, 1,2 metros de diámetro con forma de 'L' y protegido por un cerramiento de hormigón. La última diferencia destacable es que LIGO no puede funcionar sólo, necesita trabajar al unísono con un gemelo que esté alejado.

Pero, ¿qué es un interferómetro? LIGO no es el único del mundo. De hecho, se trata de una herramienta muy utilizada en varios campos de la ciencia y la ingeniería por las mediciones tan precisas que pueden hacer, que no serían realizables de otra manera. Reciben este nombre porque funcionan combinando dos o más fuentes de luz para crear un patrón de interferencia que se pueda medir y analizar. El patrón de interferencia no es más que la onda que se genera de forma concéntrica de la misma manera que sucede cuando se tira una piedra en el agua.

Los interferómetros se inventaron a finales del siglo XIX de la mano de Albert Michelson y todos los interferómetros modernos han evolucionado a partir de este. Dado que se pueden utilizar en diversos campos, los hay de diversas formas y tamaños, pero todos tienen en común que superponen rayos de luz para generar un patrón de interferencia.

 
Observatorio LIGO de Handford, en el estado de Washington. REUTERS

En el interferómetro de Michelson, un rayo láser pasa a través de un 'divisor de rayos', un espejo especial que parte el rayo en dos idénticos. Uno de ellos sigue recto y el otro se refleja a 90 grados (por eso tiene forma de 'L'), viajando cada uno por uno de los brazos. Al final de cada apéndice, un espejo los refleja de vuelta y ambos de vuelven a unir. Al mezclarse los dos rayos en uno solo se chocan antes de viajar hacia un fotodetector que mide el brillo resultante. Además, los patrones de interferencia se pueden utilizar para calcular de forma precisa la cantidad de movimiento ocurrido.

Por su parte, interferómetro de LIGO se ha diseñado en forma de L, tiene espejos al final de los brazos para reflejar la luz y combinar los rayos para crear un patrón de interferencia y además mide los niveles de luz recombinada después de que los rayos de luz se hayan superpuesto. La longitud de sus brazos es particularmente importante porque cuanto más largos sean, más lejos puede llevar el láser y más sensible a la vibración es el instrumento. Además, este interferómetro está dotado de 'cavidades Fabry Perot' que constituyen los cuatro kilómetros de los brazos. Son espejos adicionales que aumentan la sensibilidad de LIGO y aumenta la distancia que viaja cada láser de cuatro a 1.600 kilómetros.

El LIGO que se utiliza actualmente se conoce como "Advanced LIGO" o simplemente "aLIGO". La versión anterior se llama "Initial LIGO" o "iLIGO", y estuvo recopilando datos desde 2001 hasta 2010. Cuando se aprobó la financiación de este observatorio en 1999 ya se sabía que llevaría varios años, o incluso décadas, hasta que alcanzase su máximo potencial: no sólo buscaría las ondas gravitacionales, sino que también serviría para estimular la innovación en este tipo de tecnologías. Aunque sus primeros resultados fueron algo decepcionantes, no era algo inesperado y sirvió como fuente de conocimiento para saber en qué mejorar. La construcción de las nuevas piezas para aLIGO comenzó en 2008, dos años antes de que se retirase el anterior. Continuamente se están llevando a cabo mejoras en sus componentes y buscando nuevas maneras de aumentar su rendimiento. A partir de este jueves puede presumir de haber pasado a la Historia.


ONDAS GRAVITACIONALES


ELMUNDO
Aquel 14 de septiembre de 2015 saltaron las alarmas en los observatorios LIGO de Hanford y Livingston, en EE UU, tan solo tres minutos después de que una señal procedente de la fusión de dos agujeros negros llegara a la Tierra. En España era poco antes de mediodía, y los investigadores de la Universidad de las Islas Baleares que participan en este proyecto nunca olvidarán aquel día histórico en el que comenzó la astronomía gravitacional.

Varios profesores e investigadores del Grupo de Relatividad y Gravitación de la Universidad de las Islas Baleares (UIB) son miembros de la colaboración científica Advanced LIGO, que esta semana ha anunciado la primera detección de ondas gravitacionales. Siempre guardarán en la memoria el día en que se produjo el descubrimiento, el pasado 14 de septiembre, cuando una centenaria predicción de Einstein se hizo realidad.


Alicia Sintes

Profesora del departamento de Física de la UIB y miembro del Consejo de LIGO

Ya era un lunes muy especial para todos nosotros en la universidad, pero lo sería mucho más. Acabábamos de organizar los Encuentros Relativistas Españoles (ERE2015), el estudiante Alex Vañó había defendido su tesis doctoral, nos visitaban futuros miembros del grupo, había obras en nuestro edificio y, además, ¡acababan de empezar las clases!

En medio de todo esto, nuestro correo se comenzó a inundar con mensajes técnicos apuntando a unos resultados del sistema de análisis de datos en línea. Era algo muy extraño, ya que los detectores todavía estaban operando en modo de prueba y aún no había empezado de forma oficial el primer periodo de observación de Advanced LIGO, que se iba a iniciar cuatro días después, el 18 de septiembre.

Pero el número de mensajes se incrementaba exageradamente y eso que la mayoría de nuestros colegas americanos aún debían estar durmiendo. Empecé a mirar enlaces. Todas las figuras correspondían a una señal proveniente del colapso de un sistema binario. Todo parecía muy extraño: ¡La señal era clara, de libro de texto!

“Todo parecía muy extraño: ¡La señal era clara, de libro de texto!”

Me cuestionaba si volvían a poner a prueba a la colaboración con otra inyección artificial a ciegas. Pero según la información que disponíamos, el sistema de inyecciones estaba desconectado. Lo que era cierto es que la sensibilidad de los detectores ya era muy buena, en comparación con la de los detectores LIGO de primera generación. Advanced LIGO en su modo más inicial podía explorar un volumen 27 veces superior al del último periodo de observación de LIGO de finales de 2010.

El caso es que cada vez más gente saltaba a comentar los datos. Por la tarde, Sacha y yo estábamos ansiosos de poder hablar con Miquel Oliver, nuestro estudiante de doctorado, que desde hacía dos semanas estaba haciendo turnos en la sala de control en el observatorio LIGO-Hanford, en el estado de Washington. ¡Teníamos que esperar a que se levantase!

Sascha Husa

Profesor del departamento de Física de la UIB y miembro del Consejo de LIGO 

La semana antes había sido frenética ya que teníamos que acabar dos papers en los que llevaba trabajando los últimos veinte meses, para presentar la última edición del modelo de onda de agujeros negros que había estado en el centro de mi investigación durante al menos una década.

Todavía no habíamos escrito dos solicitudes para tiempo de computación en centros de supercomputación de España y los teníamos que entregar al día siguiente. Lo hice por la tarde con nuestro nuevo postdoc David Keitel, que había estado con fiebre por algún virus. Nunca habíamos trabajado juntos, y estábamos sentados escribiendo dos solicitudes al mismo tiempo, una sobre el estudio de agujeros negros, y otra sobre la búsqueda de púlsares en los datos de LIGO.

No había tiempo para atender una de las teleconferencias habituales de nuestros grupos de trabajo, ni tampoco para leer la interminable cadena de emails que llegaba. Las solicitudes habían tomado forma, pero necesitábamos información administrativa de uno de nuestros alumnos, Miquel Oliver, que acababa de irse al observatorio de Hanford durante tres meses. Solo nos podíamos comunicar de forma rápida a través de Facebook.

La mayoría de la redacción estaba hecha y nos fuimos casa. Tenía unos pocos minutos para revisar el correo. Un largo hilo de emails había empezado alrededor de la hora de comer, enviado por Marco Drago, con un título sugerente: un evento muy interesante en ER8 (el periodo de ingeniería 8, el periodo actual de pruebas, que acabaría convirtiéndose en periodo de observación).

“Preguntar si no era una inyección de hardware era una forma educada de decir ‘qué demonios está pasando aquí”

Marco creó una lista con los enlaces a las páginas webs con datos del detector y un análisis preliminar, y terminó con una pregunta: “No está señalada como una inyección de hardware, así como lo entendemos después de una investigación rápida. ¿Puede alguien confirmar que no es una inyección de hardware?” Esa era una manera educada de decir “qué demonios está pasando aquí”.

Comprobé las primeras figuras online. Tenía que ser una inyección, intencionalmente ciega, o no señalada apropiadamente (después de todo, era un periodo de test). Era eso, ¡o una señal real! Una fusión de agujeros negros muy masivos, claramente visible en los dos detectores.

Poco antes de las 20 h por fin llegó una respuesta de Miquel sobre la información administrativa solicitada: “Ok, te lo enviaré. ¿Has visto el evento hoy? Dame unos minutos en el email”. Miquel podría no estar autorizado a decirme que estaba pasando realmente, aunque lo supiera.

Pero finalmente llegó un último mensaje a las 20:29, y empezó una nueva era. Era claro que no era una inyección normal ni ciega. Tras comprobar los datos, el equipo había descubierto que era cierto. Miquel advirtió que esta información era completamente confidencial.

Me levanté del sofá, y caminé al dormitorio donde mi mujer Alicia, la directora de tesis de Miquel, estaba leyendo: “Tenemos las primera detección, he hablado con Miquel, es real. Aún es confidencial, nada en las listas de email. Podemos hablar con él por Skype”. No teníamos ni idea de lo que vendría los próximos meses, pero estaba claro que no dormiríamos mucho antes de Navidad.

Miquel Oliver Alimiñana

Estudiante de doctorado de la UIB y miembro de LIGO

La experiencia de estar haciendo una colaboración externa en el LIGO Hanford Observatory durante el periodo en el que se detectó la primera onda gravitacional en la historia fue increíble y, para ser sincero, es muy difícil de explicar.

El día del acontecimiento me desperté con mis compañeros, que también hacían una estancia allí como colaboradores, debido al incesante aluvión de correos, todos estábamos extremadamente intrigados por entender qué estaba pasando. ¿Era posible que hubiera comenzado la fase de inyección artificial de señal fuera del periodo de observación?

Y la respuesta se produjo de forma inesperada. Nada más llegar al observatorio, Jeff Kissel publicó un registro poniendo en evidencia que no era un una inyección de señal, ya que este mostraba una señal nula de los canales sobre los que se producen este tipo de procedimientos. A partir de ese momento nos arrolló un tsunami de preguntas y más preguntas, que se mezcló con una sensación de euforia, que invadió a todos los que nos encontrábamos allí.

“La primera onda gravitacional en la historia fue increíble, muy difícil de explicar”

Unas horas después le pregunté a Michael Landry, mi tutor en el observatorio, si podía comunicarme por Skype con Alicia Sintes, mi directora de tesis, para intercambiar impresiones sobre lo que estaba pasando.

Lo primero que Alicia quiso saber fue cuál era mi sensación al estar en el observatorio, yo le respondí inmediatamente que la incertidumbre sobre lo que había pasado estaba en todos y cada uno de los que allí nos encontrábamos, pero que la visión general era que en este caso no había sido una inyección de señal sino que algo asombroso había sucedido.

Al paso de los días el optimismo crecía de manera silenciosa en el observatorio. Todo el mundo estaba inquieto porque era difícil creer lo que acababa de pasar, sin embargo día tras día la imposibilidad de encontrar otra explicación hacía ineludible pensar que, efectivamente, las ondas gravitacionales habían sido detectadas por primera vez, que se había hecho historia y que una nueva era comenzaba a partir de ese momento
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Xisco Jiménez Forteza

Estudiante de doctorado de la UIB y miembro de LIGO 

Todo empezaría aquel 14 de septiembre de 2015, cuando lo poco probable se hizo posible. En mi caso ese lunes transcurrió de forma normal. Desconocía que una colisión de dos agujeros negros a unos 1470 millones de años luz de distancia había producido un minúsculo tintineo en nuestros detectores, lo que se convertiría en el más gran terremoto científico de la física de ondas gravitacionales. ¡Ya las teníamos aquí!

Lo que sí recuerdo es que a la mañana siguiente, uno de mis directores de tesis, Sascha Husa, me llamó a su despacho a través de un email. Nada parecía extraño, un email más de trabajo para hablar de mi tesis doctoral en el modelado de modelos de ondas gravitacionales. Sin embargo, aunque lo primero que tratamos fueron temas técnicos relacionados con mi proyecto, recuerdo que sus palabras fueron: ‘And now, look at this’.

“Era lo que tantas veces habíamos simulado y representado en nuestros modelos”

En la pantalla del ordenador me mostraba una gráfica que provenía del detector de Hanford, que nunca había visto y que no requería de más explicación que la visual. Se trataba de la evolución y crecimiento de la frecuencia en el tiempo de las ondas gravitacionales hasta alcanzar su máximo en la colisión o merger. Era aquello que tantas veces habíamos simulado y representado como modelos teóricos en nuestros ordenadores, ahora visto como una señal real en el detector.

Los duros años de trabajo en la simulación numérica de agujeros negros binarios, tratamiento de las ondas y construcción de modelos –que ahora tendríamos que adaptar con la nueva información–, daba sus frutos justo cuando los detectores vibraban por primera vez gracias a una señal real que por primera vez superaba claramente los valores de ruido.Empezaba una excitante y vibrante etapa de observaciones de la que esperamos conocer mejor los mayores cataclismos producidos en los confines más alejados del universo. El grupo de la UIB, desde la bonita y pequeña localidad de Palma, seguiremos expectantes para descifrar cada sinfonía gravitacional que el cosmos nos quiera mandar.
Los dos gigantescos detectores del experimento LIGO, separados 3.000 km en EE UU, han detectado las pequeñísimas vibraciones generadas por ondas gravitacionales procedentes de la fusión de dos agujeros negros. ¿Pero qué son exactamente esas misteriosas ondas y en qué consiste el experimento? Aquí están las claves para entender a los protagonistas del gran descubrimiento científico del año.



Las ondas gravitacionales

¿Qué son? Son ondulaciones concéntricas que encogen y estiran la ‘tela’ del espacio-tiempo mientras viajan a la velocidad de la luz. Se originan por eventos muy violentos, como la fusión de dos agujeros negros. Este sería el caso de la primera onda gravitacional detectada: GW150914.

¿Quién fue el primero en pensar en ellas? La existencia de estas ondas la predijo Albert Einstein hace un siglo. Son consecuencia de su teoría general de la relatividad, donde se plantea que el espacio-tiempo es curvo y que objetos con masa muy acelerados cambian la curvatura de ese espacio-tiempo y producen ondas gravitacionales.

¿Cuándo y dónde se han detectado? El 14 de septiembre de 2015 a las 11:51 (hora europea de verano) por los dos detectores gemelos del Observatorio por Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO, por sus siglas en inglés), en EE UU.

¿Es la primera vez que se han visto? Aunque los científicos ya habían deducido su existencia, hasta ahora no se habían podido detectar directamente. Hace más de 50 años que diversos experimentos en todo el mundo (como LIGO en EE UU y VIRGO en Europa) han tratado de conseguir la prueba experimental. Ha sido muy difícil encontrarlas debido a que sus amplitudes son extremadamente pequeñas y los grandes eventos que las producen son poco frecuentes. Aunque son causadas por el movimiento de la masa, la mayoría son tan débiles que no tienen ningún efecto medible.

 
¿Por qué son tan tenues? Cuando se producen eventos cósmicos violentos, hacen que el tejido del espacio vibre como un tambor. Las ondulaciones del espacio-tiempo emanan en todas direcciones, viajando a la velocidad de la luz y distorsionando físicamente todo a su paso. Pero cuanto más se alejan estas ondas de su origen, más pequeñas se vuelven. Una distorsión inicial en el espacio de varios kilómetros causada por ellas se queda reducida a solo una fracción del tamaño del protón caundo llega a la Tierra.

¿Cómo se han detectado? Para que la tecnología actual haya podido detectarlas se han tenido que buscar aquellas –todavía extremadamente tenues– irradiadas a través del cosmos desde sucesos extremadamente violentos, como las explosiones de estrellas y colisiones de agujeros negros. Solo laboratorios como LIGO, equipados con instrumentos láser de ultraprecisión, son capaces de detectarlas a través de las pequeñísimas perturbaciones que provocan en los haces de luz de sus detectores.

¿No hubo ya un anuncio sobre estas ondas hace un par de años? En 2014 el equipo del telescopio BICEP2 anunció haber descubierto un tipo especial de ondas gravitacionales: las primigenias que surgieron tras el Big Bang. La huella que dejaron en la denominada radiación de fondo de microondas (CMB) es lo que se supone observó ese telescopio desde la Antártida. Pero los datos del satélite Planck confirmaron que aquellos resultados no tuvieron en cuenta el polvo galáctico, por lo que no eran válidos. A corto plazo LIGO no tiene la capacidad de detectar esas ondas gravitacionales primigenias, por lo que habrá que seguir confiando en instrumentos como BICEP2.

¿De qué vale haber detectado por fin ondas gravitacionales? Estas ondas proporcionan información sobre los objetos que las producen, los eventos más violentos del universo como las supernovas o las colisiones y fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones. Su detección abre el universo a investigaciones completamente nuevas, además de facilitar el camino del Premio Nobel a sus descubridores.

El experimento LIGO



Vistas aéreas de las estaciones de LIGO en Hanford (Washington) y Livingston (Luisiana). / JPL Caltech

¿Qué es? Es un sistema de dos detectores idénticos construidos en Hanford (estado de Washington) y Livingston (Luisiana) para detectar vibraciones increíblemente pequeñas generadas por el paso de ondas gravitacionales. Sus dos estaciones están separadas 3.000 km, lo que permite comparar y confirmar los datos sobre cualquier perturbación espacio-temporal provocada por estas ondas.

¿Quiénes participan en él? La colaboración científica LIGO está integrada por más de mil científicos de universidades de quince países, incluido el Grupo de Relatividad y Gravitación de la Universidad de las Islas Baleares. El experimento inicial fue concebido y construido por investigadores de los institutos MIT y Caltech, y financiado por la National Science Foundation en EE UU.

¿Qué había detectado LIGO hasta ahora? Entre los años 2002 y 2010, LIGO estuvo funcionando sin detectar ondas gravitacionales. No ha sido hasta el 18 de septiembre de 2015, y tras una inversión de 200 millones de dólares, cuando un rebautizado Advanced Ligo ha empezado a operar con instrumentos mucho más avanzados.



Esquema de un interferómetro láser. / LIGO/NSF

¿Qué pasa dentro de LIGO? En cada detector, un haz de luz láser se divide en dos y se envía por túneles iguales de vacío que miden 4 km de longitud y están dispuestos de forma perpendicular. Dentro hay unos interferómetros que hacen rebotar la luz láser entre espejos situados en los extremos de estos gigantescos tubos.

Si una onda gravitacional pasa por estos instrumentos, extienden y comprimen la longitud de los brazos junto con el resto del espacio. La luz de uno de los haces viaja un poco más allá que la del otro en una pequeñísima fracción del ancho de un átomo, y esto se puede medir. De hecho, los dos brazos funcionan como reglas de luz dispuestas en ángulo recto.

¿Tiene compañeros en otras partes del mundo? Desde LIGO se pasan notificaciones a 75 observatorios astronómicos de todo el mundo, que han acordado apuntar sus telescopios hacia cualquier punto del cielo para buscar y confirmar señales electromagnéticas correspondientes a posibles detecciones de ondas gravitacionales.Este año está previsto que vuelva a funcionar el detector similar italo-francés Virgo, cerca de Pisa, que cerró en 2011 después de no observar nada durante años. La extensión de la red global de detectores incluye a LIGO –que estudia tener un tercer detector en India–, Advanced Virgo y KAGRA en Japón. Tener tres detectores conectados en línea permitiría triangular las fuentes de las ondas gravitacionales y abrir una nueva era en las observaciones astronómicas.


ONDAS GRAVITACIONALES

El físico y divulgador Paul Davies (Reino Unido, 1946) es uno de los muchos científicos que no pueden disimular su emoción después del anuncio que ha puesto en pie a astrofísicos y cosmólogos: la detección de ondas gravitatorias desde la Tierra. Según este profesor de la Universidad de Arizona, famoso por sus provocadoras opiniones sobre ciencia y religión, las ondulaciones recién captadas nos proporcionan un “tercer ojo” para observar el cosmos.



“Estoy emocionado porque el rumor sobre la detección de ondas gravitacionales haya demostrado tener fundamento. Los resultados de LIGO son realmente asombrosos, es como estar delante de un libro de texto que confirma todo lo que esperábamos”,Su emoción no es para menos. El descubrimiento histórico de las ondas gravitacionales, que ayer hicieron público desde Washington los portavoces del Observatorio por Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO), es considerado por muchos como el anuncio del siglo en ciencia.
“Escribí el primer libro de divulgación sobre ondas gravitacionales alrededor de 1980 y en aquellos años parecían un sueño inalcanzable. Ahora son una realidad”, explica este físico teórico, cosmólogo, astrobiólogo y conocido divulgador.

“Escribí el primer libro sobre ondas gravitacionales alrededor de 1980 y en aquellos años parecían un sueño inalcanzable. Ahora son una realidad”

Las ondas gravitacionales son unos de los sujetos científicos predilectos de Davies, profesor de la Universidad de Arizona, doctor en Física y director del instituto BEYOND, el centro de Conceptos Fundamentales de Ciencia. Davies estudió física en la Universidad de Cambridge (Inglaterra) e investigaba agujeros negros en la misma institución que científicos tan populares como el mismísimo Stephen Hawking y Martin Rees, el actual presidente de la Royal Society.

Un día acudió a una charla –la primera de la historia– sobre una posible detección de las ondas gravitacionales en los años 70, algo inimaginable en aquella época. El físico Joseph Weber anunció entonces haberlas captado con una barra de metal, un logro que fue desacreditado más tarde.
“Tuvo muchas críticas, la gente fue muy desagradable con él”, recuerda Davies. Weber nunca se retractó y atribuyó su descubrimiento a una casualidad, pero a pesar de que su experimento fue considerado un fracaso, su trabajo e investigaciones posteriores sentarían las bases de la detección de ondas gravitacionales, de la que es considerado un pionero.

Davies participó a finales de enero como uno de los más de 100 invitados de excepción en el V Congreso del Futuro, una iniciativa del Senado chileno para debatir sobre temas de actualidad con prestigiosos científicos y acercar la ciencia al gran público. Lo hizo con una charla sobre las ondas gravitacionales y Sinc aprovechó entonces para hablar con él.

Una larga historia de búsquedas
“He venido a hablar sobre la astronomía del futuro, ahora que se han cumplido cien años desde que Einstein predijo la existencia de las ondas gravitacionales, las ondulaciones del tejido del espacio-tiempo”, explicó Davies.

“Durante los últimos 50 años los físicos han tratado de detectar su existencia, lo que es extremadamente difícil. Para ver una onda gravitacional que puede generarse, por ejemplo, de la explosión de una estrella, necesitas ser capaz de notar los movimientos de un objeto que es mucho más pequeño que el núcleo de un átomo. Por eso, las ondas gravitacionales son un desafío extraordinario”, explica.

El hallazgo se ha conseguido gracias al desarrollo de nuevas tecnologías que hacen de LIGO un instrumento extremadamente sensible. “Existen detectores, llamados láseres interferométricos, que ya son capaces de percibir movimientos minúsculos en el espacio”, explica Davies. Ya desde septiembre había rumores de que Advanced LIGO –una versión mejorada del observatorio LIGO inicial, con nuevos detectores avanzados– había conseguido captar las ondas. “Al aceptar la teoría de la relatividad general de Einstein, ya esperábamos que las ondas gravitacionales existieran. Los resultados de la física teórica son extremadamente precisos. Solo faltaba detectarlas en la Tierra”.

“Es fabuloso poder confirmar de manera definitiva la teoría de Einstein, pero además acabamos de abrir una nueva ventana al universo”

Para Davies este es un hito fundamental de la física. “Es fabuloso poder confirmar de manera definitiva la teoría de Einstein un siglo después de que la formulase. Pero, además, este descubrimiento científico es importantísimo porque abre una nueva ventana a la forma de ver el universo”, apunta.

Un tercer ojo totalmente distinto

El físico y divulgador compara las ondas gravitacionales con un “tercer ojo” para observar el cosmos. “Hace años que utilizamos radiotelescopios y telescopios ópticos, pero esto abre la vía a un tipo completamente nuevo de astronomía: la gravitacional. Ya no se trata de extender el espectro electromagnético. Las ondas gravitacionales no son ondas de radio o de luz, sino un fenómeno completamente distinto”, explica.

Al mirar el universo a través de estas nuevas ‘gafas’, seremos capaces de estudiar con detalle procesos como la fusión de dos agujeros negros que, al colisionar y devorarse el uno al otro, crean turbulencias de ondas gravitacionales. O la fusión de estrellas de neutrones, por ejemplo. “Y, con nuestros nuevos instrumentos, podremos descubrir objetos y procesos que ni siquiera sabíamos que existían. Esta es la promesa de la astronomía del siglo XXI: caminar desde la radioóptica a una nueva dimensión gravitacional”, augura.

Los avances podrán sumarse a los ya conseguidos en los instrumentos de observación terrestres, que han evolucionado de manera vertiginosa en las últimas décadas. “Los expertos en astronomía óptica y radioastronomía, mientras tanto, han estado planeando una nueva generación de telescopios. En el comienzo de mi carrera se pensaba que los telescopios terrestres eran muy limitados debido a las turbulencias atmosféricas. Se creía que la única forma de hacer progresos era con el telescopio espacial, y ahí tuvimos a Hubble. Sus resultados son magníficos porque incluso un telescopio modesto en el espacio es formidable”, valora.

“Se inaugura un tipo de astronomía: la gravitacional. Con ella podremos descubrir objetos y procesos que ni siquiera sabíamos que existían”
“Entonces los científicos empezaron a hacer maravillas con las ópticas adaptativas: aprendieron a cambiar la geometría del espejo del telescopio en tiempo real y desarrollaron otras formas de mejorar los datos. Ahora la astronomía terrestre es una apuesta más segura y menos cara que poner un telescopio en el espacio”.

Chile, que para 2020 se prevé que tenga el 70% de la capacidad de observación terrestre del universo, está a la vanguardia de algunos de estos proyectos. El Telescopio Europeo Extremadamente Grande (E-ELT) que se está construyendo en el Cerro Armazones, al norte del país, será capaz de detectar planetas alrededor de otras estrellas.

Nuevos datos para entender el universo
“Sería deprimente si la astronomía hubiera alcanzado los límites de la tecnología, pero esto por suerte no ha sucedido y tenemos margen para mejorar en las próximas décadas”, explica Davies. Además de los observatorios de ondas gravitacionales terrestres, ya hay planes para construir otros en el espacio con el objetivo de detectar este tipo de ondas procedentes de sistemas astronómicos mucho más grandes, como los agujeros negros supermasivos.En el futuro, los astrónomos combinarán datos de todos los espectros observables con los que aporten estos nuevos ‘ojos’ gravitatorios. “Yo tengo un amigo que utiliza información de astronomía óptica y de radiotelescopios para analizar un fenómeno que le interesa. Si comenzamos a tener datos de astronomía gravitacional, también sumarán, sin duda”, augura David

ondas gravitacionales



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