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EXPERIMENTOS FÍSICOS

Esperando la onda gravitacional de Einstein

Estados Unidos pone en marcha dos detectores para captar las elusivas ondas gravitacionales

Einstein formuló su existencia hace ahora un siglo, pero nunca han sido observadas

Michele Catanzaro

Un técnico del observatorio de ondas gravitacionales LIGO, en Estados Unidos, inspecciona sus ópticas para comprobar la ausencia de contaminantes.

Un técnico del observatorio de ondas gravitacionales LIGO, en Estados Unidos, inspecciona sus ópticas para comprobar la ausencia de contaminantes. / MATT HEINTZE / CALTECH / MIT

El año 2016 podría traerle una alegría póstuma a Einstein -y, de paso, a todos los científicos y personas de a pie interesadas en el funcionamiento básico del universo- si se logra detectar por primera vez las misteriosas ondas gravitaciones. Se trata de unos fenómenos raros y elusivos, deformaciones del espacio-tiempo, que teóricamente los producen fenómenos astronómicos de gran violencia, como colisiones de agujeros negros y estrellas de neutrones. Einstein predijo su existencia en la base de su teoría de la relatividad, formulada hace ahora 100 años.

Tanto 'Nature' como 'Science', las dos principales revistas científicas, coinciden en destacar este hallazgo en sus predicciones sobre los sectores científicos que prometen dar sorpresas el año que viene. Las esperanzas se centran en dos experimentos.

El primero, Advanced LIGO, fue estrenado en EEUU el pasado septiembre. El experimento consta de dos enormes detectores emplazados en Washington y Luisiana, con una separación entre ellos de 3.000 kilómetros. Cada uno es un interferómetro: un sistema de túneles de varios kilómetros en forma de L por los cuales discurren láseres que rebotan en espejos e interfieren al cruzarse. Si pasara una onda gravitatoria en ese momento, se debería detectar una perturbación en la interferencia debido a la deformación del espacio-tiempo entre los espejos. 

El segundo experimento, el europeo VIRGO, se halla en Italia y consta de un solo gran interferómetro. Se pondrá en marcha en forma actualizada el año que viene.

UNA DEFORMACIÓN

“En la teoría de Einstein, la gravedad no es una fuerza, sino una deformación del espacio-tiempo. Por ejemplo, el motivo por el cual la Tierra orbita alrededor del Sol es que el astro, con su masa, deforma la geometría del espacio-tiempo y el planeta sigue una órbita en esa geometría”, explica Carlos Sopuerta, investigador del Institut de Ciències de l'Espai (IEEC-CSIC).

“Esa es una deformación permanente. Pero dos agujeros negros o estrellas de neutrones que orbitan o colapsan producen una deformación que se propaga como una onda, como cuando lanzas una piedra en el agua”, añade Sopuerta. “Es la última predicción de Einstein que queda por comprobar. Quien la constate se va a llevar un Nobel seguramente”, afirma Enrique García Berro, catedrático de Física de la UPC.

Además, “las ondas gravitacionales son la única ventana observacional que queda por descubrir en astrofísica. Gracias a ellas se podrían medir cosas que ni imaginamos”, dice García Berro. “Transportan información de grandes cataclismos cósmicos, como agujeros negros o estrellas de neutrones”, explica Sopuerta. Si son tan difíciles de detectar es porque no interaccionan casi con nada, lo que dificulta medir su paso. Ello, sin embargo, es también su gran ventaja puesto que pueden propagarse por el Universo y transmitir información no perturbada.

“Hay bastantes posibilidades de que se detecten pronto porque Advanced LIGO tiene sensibilidad mucho mayor que la versión anterior del experimento”, explica Sopuerta. Si pasara una onda, sus dos detectores de EEUU y el italiano VIRGO la detectarían sucesivamente, obteniendo una confirmación fiable del suceso. Además, Japón está fabricando en la mina de Kamioka un detector aún más potente, KAGRA, que entrará en acción más adelante. Cada detector está orientado de forma distinta para optimizar la captura de ondas que provengan de direcciones distintas.

ESPERANZA CONTENIDA

Esperar el acontecimiento para el 2016 es "razonable, pero las dificultades técnicas son importantes”, advierte García Berro. “Los algoritmos para segregar la señal de las ondas gravitacionales, por una parte, y el ruido sísmico y de otra naturaleza, por otra, aún tienen que perfilarse. Posiblemente, las ondas estén enmascaradas en las señales que detectamos”, observa el profesor de la UPC.

Por este motivo, los científicos han dispuesto también otro tipo de detectores llamados 'pulsar timingarrays'. Se trata de radiotelescopios que miden la luz de los púlsares, objetos celestes que orbitan y emiten a la vez una señal, como si fueran unos faros. La señal está constituida por miles de pulsos por segundo. Por esto, los púlsares se pueden usar como si fueran unos relojes de altísima precisión. Al medir cómo cambian estas señales, se podría comprobar si el espacio-tiempo entre la Tierra y un conjunto de púlsares se ha deformado. “Sin embargo, este sistema funciona solo con ondas gravitacionales muy lentas, que duran años. Se necesita al menos una década para que este sistema pueda asegurar la detección de una onda”, observa Sopuerta.

La opción de los detectores espaciales

A principios de diciembre, la ESA lanzó LISA Pathfinder, una misión cuyo objetivo es comprobar el funcionamiento de técnicas que, en un futuro, podrían permitir observar ondas gravitacionales directamente desde el espacio. De esta manera, los detectores no estarían afectados por el ruido sísmico de la tierra. A la vez, se detectarían señales de objetos intermedios entre los detectables por los interferómetros y los detectables por los radiotelescopios.