LIGO detecta ondas gravitacionales
Alrededor de 1915 y 1916, Einstein rompió las reglas entonces conocidas de nuestro universo, postulando que el espacio no era tan estático como se había hecho creer a la comunidad científica. Más bien, el físico alemán afirmó que la geometría del universo está constantemente doblada y retorcida por la energía y la materia que la rodean. Esencialmente, esta teoría existía como parte de la base de su trabajo sobre
relatividad general lo que explica cómo la atracción gravitacional observada entre masas es el resultado de la deformación del espacio-tiempo por parte de estas mismas masas. Hoy en día, el trabajo de Einstein sobre la relatividad general sigue siendo uno de los pilares vitales de la información en astrofísica.
A pesar de sus avances en la relatividad general, Einstein carecía gravemente de los medios para buscar ondas gravitacionales e incluso las consideraba casi imposibles de detectar. Hoy, sin embargo, investigadores de Caltech y MIT operan el dispositivo LIGO con detector doble que cuenta con la capacidad de detectar vibraciones minúsculas del paso de ondas gravitacionales. En septiembre de 2015, el dispositivo LIGO captó una señal de energía 50 veces mayor que la todas las estrellas del universo combinadas (!) y excedieron el estándar "cinco sigma" de estadística significado. Durante cinco meses, el equipo LIGO analizó la señal mediante convirtiéndolo a audio y escuchar cómo chocan los dos enormes agujeros negros.
Vídeos recomendados
"De hecho, los escuchamos golpear por la noche", dice el profesor asistente de física del MIT. Mateo Evans. “Estamos recibiendo una señal que llega a la Tierra, y podemos ponerla en un altavoz y podemos escuchar a estos agujeros negros decir: “¡Uy!” Hay una conexión muy visceral con esta observación. Realmente estás escuchando estas cosas que antes eran de alguna manera fantásticas”.
Cofundada en 1992 por físicos. Kip Thorne (con quien Christopher Nolan consultó famosamente durante Interestelar), Ronald Drever de Caltech y del MIT Rainer Weiss, el experimento LIGO se creó únicamente con el fin de detectar ondas gravitacionales. Durante sus primeros ocho años de existencia (2002-2010), no logró detectar ni una sola onda gravitacional, lo que provocó que el experimento sufriera una pausa temporal para la instalación de detectores mejorados. Después de una renovación de cinco años y 200 millones de dólares financiada principalmente por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), que en realidad costó $620 millones: las nuevas y mejoradas instalaciones LIGO estaban en funcionamiento en Livingston, Luisiana y Hanford. Washington.
En cuanto al instrumento en sí, cada sitio LIGO cuenta con un interferómetro en forma de L que mide aproximadamente 4 kilómetros de longitud y utiliza una luz láser de haz dividido que recorre cada brazo. A medida que los láseres viajan por los brazos, rebotan entre una serie de espejos colocados con precisión mientras monitorean constantemente la longitud exacta que recorre entre cada espejo. Si, y en este caso, una onda gravitacional pasa a través del instrumento, la distancia que recorren los láseres entre los espejos cambiará de una manera tan pequeña que será casi imperceptible.
"Casi puedes visualizarlo como si dejaras caer una piedra sobre la superficie de un estanque y la onda se apagara", dice Nergis Malvalvala, profesora de Astrofísica Curtis y Kathleen Marble del MIT. "[Es] algo que distorsiona el espacio-tiempo que lo rodea, y esa distorsión se propaga hacia afuera y llega a la Tierra, cientos de millones de años luz después".
Después de ejecutar simulaciones por computadora de las ondas, se determinó que la energía provenía de objetos que miden aproximadamente 29 y 36 veces la masa del sol. Antes de la colisión sobrenatural, los dos objetos giraban en espiral a sólo 130 millas uno del otro antes de fusionarse finalmente, es decir, chocar entre sí. Según Bruce Allen, miembro de LIGO, sólo los agujeros negros son capaces de contener tanta masa en tal espacio confinado y agregó además, “antes se podía discutir en principio si los agujeros negros existen o no; ahora no puedes”.
Aunque los científicos de LIGO pueden informar que la gravedad de la colisión creó una explosión invisible capaz de producir un explosión de la bomba atómica pareciera una simple chispa, pasó la mayor parte de cinco meses asegurándose de que la lectura inicial fuera, en hecho, real. A medida que la noticia iba saliendo lentamente de una señal gravitacional detectada, los científicos trabajaron día y noche para determinar si era genuina o no. Las posibles alternativas sobre la mesa iban desde las señales falsas del propio laboratorio (o “inyecciones a ciegas”) hasta un verdadero engaño creado por el hombre. Estas posibilidades pronto se descartaron después de que el equipo se dio cuenta de que en realidad no estaba realizando ninguna prueba de inyección a ciegas y que era muy poco probable que se tratara de una señal fabricada.
“Pensamos que iba a ser un gran desafío demostrarnos a nosotros mismos y a los demás que los primeros Las señales que vimos no fueron simplemente casualidades y ruidos aleatorios”, dice el director del laboratorio LIGO del MIT, David. Zapatero. "Pero la naturaleza fue increíblemente amable al enviarnos una señal que es muy grande, extremadamente fácil de entender y absolutamente magníficamente alineada con la teoría de Einstein".
Ahora que el equipo ha demostrado efectivamente la existencia de ondas gravitacionales, el tejido mismo de la astrofísica, la relatividad general y el universo entero pide ser visto de una manera diferente. Como Notas de la revista científica, el físico de la Universidad Johns Hopkins, Marc Kamionkowski, reconoce que estos hallazgos abren la puerta a que los científicos estudien relatividad general en condiciones extremas, es decir, casos en los que el campo gravitacional de un cuerpo representa casi toda su masa. El MIT también admite que los campos gravitacionales detectados por el dispositivo LIGO no son más que la punta del iceberg en términos de la física fundamental de nuestro universo.
"Esto realmente abre un área completamente nueva para los astrofísicos", añade Matthew Evans. “Siempre miramos al cielo con telescopios y buscamos radiación electromagnética como luz, ondas de radio o rayos X. Ahora las ondas gravitacionales son una forma completamente nueva de conocer el universo que nos rodea”.
En el futuro, el equipo de LIGO tiene la intención de continuar examinando los datos recopilados durante la reciente ejecución de observación que finalizó el mes pasado, la primera ejecución de este tipo que utiliza los sensores mejorados del equipo. Mientras busca otras señales de ondas gravitacionales entre la abundancia de datos, el laboratorio dijo que también se está preparando para comenzar a registrar datos en julio. Como lo demuestran los comentarios hechos por David Shoemaker, el laboratorio no tiene intención de dormirse en los laureles de las ondas gravitacionales.
“Dentro de unos años, cuando esto esté en pleno funcionamiento, deberíamos ver eventos de una gran variedad de objetos: agujeros negros, estrellas de neutrones, supernovas, así como cosas que aún no hemos imaginado, con una frecuencia de una vez al día o una vez a la semana, dependiendo de cuántas sorpresas haya”, Shoemaker. dice. "Ese es nuestro sueño y hasta ahora no tenemos ninguna razón para saber que no es cierto".
Un resumen completo de los hallazgos del equipo publicado en Physical Review Letters el 11 de febrero que explica con más detalle la forma en que los detectores LIGO detectaron las ondas gravitacionales. Es un eufemismo decir que los resultados son revolucionarios, ya que el descubrimiento altera drásticamente incluso la comprensión más básica de nuestro universo. Qué época tan absolutamente fascinante para estar vivo, ¿eh?
Recomendaciones de los editores
- Los pequeños agujeros negros chirrían al nacer, tal como predijo Einstein
