¿Por qué tanto revuelo con LIGO?                                                          

Hace más de 100 años Albert Einstein propuso la Teoría de Relatividad General, la cual explica qué es la fuerza de atracción gravitacional:

resulta que un cuerpo con masa deforma al espacio tiempo, y es esa deformación la que “jala” gravitacionalmente a otros cuerpos cercanos. El ejemplo típico para entender esto es imaginarse una sábana extendida por sus cuatro esquinas y a una bola de boliche sobre la sábana. La sábana se deforma por el peso de la bola de boliche. Si colocásemos una pelota de tenis también sobre la sábana, ésta rodaría hacia la bola de boliche.

 Ahora, imagina cómo se vería la sábana si dos bolas de boliche giraran una alrededor de la otra. La sábana se hundiría a su paso, y regresaría a su estado original, una y otra vez. En realidad, lo que ocurre cuando un cuerpo masivo se mueve alrededor de otro en el espacio-tiempo, es que se producen ondas, ondas gravitacionales. 

Imagen: NASA 

Estas ondas estiran y apachurran al espacio-tiempo al moverse a través de él. Si una onda gravitacional nos atraviesa, nosotros también nos estiramos y apachurramos. Lo que pasa es que su efecto es tan minúsculo, que no nos damos cuenta. El estiramiento que sufrimos es equivalente al cambio que significaría mover la estrella más cercana al Sol ¡una distancia igual al grosor de un cabello!

Por eso hay tanto revuelo con LIGO, porque lleva a cabo observaciones que parecerían imposibles. Para detectar ondas gravitacionales se utiliza este observatorio que cuenta con dos instalaciones que se encuentran a una distancia de 3002 kilómetros entre sí. La razón de que haya dos instalaciones independientes es para verificar que la señal sea detectada en ambos y así evitar errores en las detecciones; y también para conocer la dirección en la que se produjeron las ondas gravitacionales.

Cada una de estas dos instalaciones tiene forma de L. Por cada uno de los brazos de la “L” se hace pasar un láser que al final rebota en un espejo y regresa por donde vino. La longitud de los dos brazos es la misma y hay un detector que mide el tiempo que tarda el láser en hacer el recorrido antes mencionado. ¡Los detectores son capaces de medir diferencias de longitud de 1/10,000 veces el ancho de un protón!

De esta forma, cuando hay un evento en el universo que libera ondas gravitacionales muy intensas, el observatorio LIGO es capaz de medir su paso por la Tierra. Las ondas gravitacionales son más intensas en tanto la aceleración de los cuerpos que las producen es mayor. La aceleración máxima se produce cuando dos cuerpos chocan. Es por esto que la primera detección de ondas gravitacionales en 2015 ocurrió cuando se midieron las ondas producidas por el choque de dos agujeros negros. 

Podemos calcular las masas de los cuerpos que producen las ondas gravitacionales que medimos porque la duración y forma de la señal medida depende de ellas. Por ejemplo, el primer choque detectado entre dos agujeros negros produjo una señal muy corta, de sólo ⅕ de segundo de duración (puedes escuchar la señal convertida a sonido aquí: https://youtu.be/QyDcTbR-kEA). Por el contrario, la señal observada en agosto del 2017 de la colisión de dos estrellas de neutrones, mucho menos masivas que los agujeros negros, produjo una señal de 100 segundos de duración (https://youtu.be/_SQbaILipjY). 

El resultado publicado el día de hoy sobre el descubrimiento de una nueva señal de ondas gravitacionales producida por la colisión de dos estrellas de neutrones es muy interesante por otra razón. La masa combinada de las dos estrellas de neutrones que colisionaron es mayor de lo que se esperaba pudiera ser posible. Esto plantea importantes incógnitas para la Astrofísica. En caso de que sí se haya tratado de dos estrellas de neutrones, tal vez los modelos sobre el límite de masa de este tipo de objetos tengan que corregirse. Otra posible explicación es que uno de los cuerpos en la colisión haya sido un agujero negro y no una estrella de neutrones, lo cual es interesante en sí mismo porque sería la primera vez que se observa un agujero negro tan pequeño. 

Lo inesperado de este resultado hizo que la publicación se retrasara. La detección de las ondas gravitacionales fue hecha desde abril del 2019, pero es apenas ahora que las personas a cargo de la investigación publicaron el hallazgo. Para poder obtener respuesta a las interrogantes nuevas que se han planteado, habrá que esperar a futuras observaciones de ondas gravitacionales.

7 de enero 2020

Por: Anahí Caldú Primo               

Para consultar la nota de prensa original:

https://www.ligo.org/detections/GW190425/pr-spanishV2.pdf

Para consultar el artículo original:

https://dcc.ligo.org/public/0161/P190425/007/gw190425-discovery.pdf