DETECCIÓN DIRECTA DE ONDAS GRAVITACIONALES


 

 

El 14 de septiembre de 2015 los dos detectores Advanced LIGO registraron con inesperada claridad una señal concordante con el paso de una onda gravitacional. En el gráfico adjunto, que acompañó a la publicación de la noticia en Physical Review Letters, se muestra la señal individual detectada en cada observatorio, la superposición de ambas y la simulación obtenida al resolver las ecuaciones de la relatividad general para el caso de un sistema de dos agujeros negros fusionándose. El acuerdo entre experimentos y teoría resulta espectacular. Leyendo el gráfico vemos que la deformación o strain producida por la onda gravitacional, llegó a un máximo de 10-21.

 

Este valor de la deformación significa, que el efecto de la onda gravitacional, por ejemplo, en el diámetro de la Tierra fue de una centésima de millonésima de millonésima de metro (del orden del ¡tamaño de un átomo!).

 

Por otra parte, el análisis detallado de estas señales indicó que la fuente emisora de las ondas gravitacionales fueron dos agujeros negros de unas 36 y 29 masas solares, que se fusionaron hace aproximadamente 130 millones de años. Ocurrió a algo más de 1000 millones de años-luz de distancia de la Tierra y, aunque la ubicación exacta del lugar de la esfera celeste donde sucedió no se puede establecer completamente a partir de las medidas de sólo dos observatorios, sí se ha podido estimar que ese lugar está alrededor de la dirección de la Gran Nube de Magallanes en el cielo austral.

 

La simulación adjunta recrea el evento. A partir del sistema binario original, se formó un sólo agujero negro con 62 masas solares. La diferencia entre la masa final y la masa inicial, es decir, 3 masas solares, fue emitida en forma de ondas gravitacionales. Thorne expresó que esta es la explosión más grande medida en la historia, después del big bang”.

 

 

Estos resultados enseñan que la detección directa de una onda gravitacional puede aportar un compendio amplio e importante de conocimientos científicos. En este caso,  esta investigación aportó, como subproducto, la primera observación directa de un agujero negro y la confirmación de lo que hasta entonces era sólo una hipótesis: que los agujeros negros pueden formar sistemas binarios. Esto era, en cierto modo, inesperado y, por ello, muchos científicos esperaban que la primera señal detectada de ondas gravitacionales proviniese de la fusión de dos estrellas de neutrones, señal que luego se observó en agosto de 2017, contando con la colaboración del detector europeo Virgo.

 

 

Virgo (fotografía adjunta) es otro gran interferómetro de Michelson, cuyos espejos e instrumentación están suspendidos y el haz láser opera en vacío, para quedar así aislado de perturbaciones externas. Sus dos brazos miden 3 km de longitud y se encuentran situados cerca de Pisa (Italia). El proyecto Virgo forma parte de una colaboración científica de 6 países: Italia y Francia, (los dos países detrás del proyecto), los Países Bajos, Polonia, Hungría y España,  y, desde 2007, Virgo y LIGO habían acordado compartir y analizar conjuntamente los datos grabados por sus detectores y publicar sus resultados de manera conjunta. Esta colaboración resulta fundamental, porque estos detectores interferométricos no son direccionales (analizan el cielo en su totalidad) y buscan señales muy débiles y poco frecuentes, que conviene detectar simultáneamente con varios de ellos para confirmar la señal y determinar su origen.

 

Tras la observación de las primeras ondas gravitacionales, enseguida se han producido nuevos descubrimientos, como resultado de haber abierto esta ventana al Universo. Durante sus dos primeros periodos de observación, Advanced LIGO y Virgo detectaron otras cuatro fusiones de agujeros negros además de la mencionada fusión de estrellas de neutrones, y, en 2021, ambos observatorios han captado la señal de un cataclismo cósmico que no se había observado jamás: la colisión entre un agujero negro y una estrella de neutrones.

 

Descubierta la primera señal de ondas gravitacionales (El pais, 11/02/2016)

Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger  (Physical Review Letters, 2016)

Captaron la señal de un cataclismo cósmico que nunca se había observado (yahoo noticias, 2021)