Las ondas gravitacionales son un fenómeno físico descubierto teóricamente por Einstein en 1916. Se trata de fluctuaciones que se producen en la curvatura del espacio-tiempo y que se propagan en forma de ondas alejándose de su fuente. Es exactamente lo que sucede cuando un bote genera ondas en el agua, solo que en este caso cuerpos masivos como estrellas o agujeros negros producen estas variaciones en el tejido espacio-temporal.
¿Cómo se originan las ondas gravitacionales?
Por lo general, las ondas gravitacionales tendrían su origen cuando dos o más cuerpos de masa muy elevada interactuaran en el espacio. Pudieran ser las órbitas binarias de dos huecos negros, el encuentro entre dos galaxias, dos neutrones cuyas órbitas coinciden entre otros fenómenos.
En cualquier caso se producirían estas ondas que irían expandiéndose hasta llegar a la Tierra en forma de radiación gravitacional. Una vez llegaran a nuestro planeta ya se habrían debilitado mucho pues, al igual que las olas, irían perdiendo fuerza mientras más se alejaran de su centro inicial.
¿Cómo podemos detectar las ondas gravitacionales?
Al ser tan débiles una vez nos alcanzan, detectar ondas gravitacionales es muy difícil, tanto que las evidencias hoy día siguen siendo indirectas. Los científicos necesitan utilizar instrumentos de mucha sensibilidad, llamados interferómetros, para poder captar estas ligeras fluctuaciones. La técnica requiere usar como elementos de prueba cuerpos ubicados muy lejos los unos de los otros.
Como los cuerpos se mueven, cuando las ondas gravitacionales pasan se produce una fluctuación de las distancias entre los cuerpos, o sea, el espacio-tiempo se curva. Los rayos láser hacen mediciones constantes de estas distancias y si se obtienen variaciones, los astrónomos pueden confirmar la ocurrencia del fenómeno.
Lógicamente, si existen tantas fuentes al mismo tiempo, es menester crear modelos computacionales que predigan cómo serían las ondas gravitacionales. Es el único modo de saber qué distinguir en medio de tanta confusión. La NASA especialmente ha diseñado modelos para las colisiones de huecos negros, en los que, de acuerdo a sus expertos, pudieran sustituirse dichos eventos por diferentes masas.
Importancia de las ondas gravitacionales
Las ondas gravitacionales son fenómenos de mucha importancia para la comprensión y explicación de la mayoría de las leyes básicas de la física. Pueden dar información sobre el origen del universo y sobre cómo se forman o mueren eventos astronómicos como las estrellas o los agujeros negros.
A diferencia de la luz, que puede ser interferida por el gas interestelar, las ondas gravitacionales lo atraviesan sin impedimentos. Por lo cual, su detección directa permitirá a los expertos obtener información del espacio jamás observado por los seres humanos.
Por otra parte, para los científicos podría ser una vía directa de ver el universo una fracción de segundo después del Big Bang, lo cual permitiría no solo comprender su evolución, sino además predecir acontecimientos futuros.
Las ondas gravitacionales son perturbaciones producidas en el espacio-tiempo.
¿Espacio-tiempo? ¿Qué es eso?
El “espacio” es eso por donde nos podemos mover y tiene 3 dimensiones:
Nos podemos mover hacia adelante y hacia atrás.
Nos podemos mover hacia la derecha y hacia la izquierda .
Nos podemos mover hacia arriba y hacia abajo.
El “tiempo” es eso que medimos con un reloj.
Einstein postuló que el espacio y el tiempo están tan relacionados que no tiene sentido hablar del uno sin mencionar al otro y por eso los físicos juntan las dos en un solo concepto: el “espacio-tiempo”.
Eso si, al ser la suma de ambos, el “espacio-tiempo” tiene 4 dimensiones: las 3 del espacio y la del tiempo.
¿Pero eso como se entiende?
Un eje de 3 dimensiones es muy sencillo de dibujar, pero no es posible dibujar en cuatro. Los físicos imaginan el “espacio-tiempo” como una especie de cuadrícula invisible que se extiende por todo el Universo
Sin embargo, esa cuadricula no siempre es plana, sino que se deforma por el peso de los objetos que la ocupan. Algo así como ocurre con una red de seguridad ante el peso de un gimnasta.
Es decir el espacio-tiempo sería el medio, la masa de los cuerpos celestes y sus movimientos o cataclismos las perturbaciones, y las ondas gravitacionales la propagación de las mismas.
Igual que una piedra crea ondas en el agua, el choque de dos estrellas crearían ondas gravitacionales en el espacio-tiempo.
Hasta ahora, las ondas y las deformaciones en el espacio eran solo una teoría, pero 100 años después se ha conseguido demostrar su existencia.
Para ello, los científicos han construido un instrumento llamado LIGO, un edicifico del que salen dos brazos gigantescos de 4 kilometros de longitud cada uno
Al llegar una onda gravitacional, el espacio-tiempo se deforma haciendo que un brazo sea más corto y otro más largo que el otro.
Por ejemplo:
El Brazo-A medirá 3,999999999999999999999 kilómetros
El Brazo-B medirá 4,000000000000000000001 kilómetros
Tras el paso de la onda, los brazos recuperan su tamaño normal.
Midiendo las diferencias en los brazos de LIGO y utilizando la velocidad de la luz, como constante en el universo, los científicos han podido probar la existencia de estas variaciones.
Como todo buen amante de la ciencia y el conocimiento humano, aquí en Ojocientífico esperamos que pronto el desarrollo tecnológico permita a los astrónomos confirmar directamente las radiaciones gravitacionales y estudiar sus propiedades.
