¿Por qué es importante la primera observación directa de ondas gravitacionales?
Salvador Carrillo, académico del departamento de Física y Matemáticas de la Ibero, lo explica de manera sencilla
Por Lado B @ladobemx
17 de febrero, 2016
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El pasado miércoles 10 de febrero científicos del Observatorio de Interferometría Láser de Estados Unidos detectaron las ondas gravitacionales predichas por el físico alemán Albert Einstein en 1915. Para explicar de manera sencilla qué son estas ondas y cuál es la importancia de corroborar su existencia, el doctor Salvador Carrillo Moreno, académico del Departamento de Física y Matemáticas de la Universidad Iberoamericana Ciudad de México, comparte el siguiente artículo de su autoría

Foto: Tomada de elciudadano.cl

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Prensa Ibero

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Empecemos con un ejemplo sencillo de ondas: usted tira una piedra en un lago que esté relativamente tranquilo y observa que a partir de donde cae la piedra se genera una onda circular, una “distorsión del agua” que se va expandiendo hasta llegar a la orilla donde usted se encuentra.

Si alguien más tira otra piedra y usted está cerca de la orilla, un análisis de la onda o “distorsión” del agua que usted observa le permitiría saber qué tan lejos calló la piedra en el lago y también cuándo sucedió esto. 

Ahora repitamos este fenómeno aventando dos piedras en distintos lugares del lago; eventualmente las ondas circulares de cada piedra se juntan y forman un patrón donde una interfiere con la otra.  Lo interesante de esto es que usted desde alguna orilla del lago podría determinar no solamente qué tan lejos de usted y cuándo se lanzaron las piedras, sino inclusive qué tan cerca estaban una de la otra. 

Vuelvo a resaltar que lo interesante es que, sin que usted vea desde dónde se lanzan y cuándo (las piedras), usted puede determinarlo si analiza las ondas u olas que le lleguen a la orilla.  Lo difícil de hacer este experimento en la vida real es que el lago no está completamente tranquilo, por lo que usted estará continuamente midiendo ondas que llegan, que llamaremos ruido; y si las piedras fueron lanzadas desde muy lejos pueden confundirse o mezclarse con ese ruido. En resumen, las ondas las vemos como una distorsión de un medio o lugar donde se propagan, en este caso el agua. 

[quote_box_right]Existe un experimento en Estados Unidos que tiene un tipo de detector de ondas gravitacionales llamado LIGO (siglas en inglés del Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales)[/quote_box_right]

Si ligamos el tema de las ondas al de la fuerza de gravedad destacaremos que entre 1915 y 1916, hace cien años, Albert Einstein en su Teoría de la Relatividad estableció que lo que llamamos fuerza de gravedad es realmente una “distorsión”, no sólo del espacio, sino también del tiempo.

Lo interesante es que no sólo el espacio (como en el lago) juega un papel en la fuerza de gravedad; sino que el mismo tiempo también se ve afectado. Albert Einstein, entonces en 1916, estableció la existencia de ondas gravitacionales, pero para que se generen al igual que en el lago necesitamos un fenómeno que altere o interfiera muy fuerte con el agua o el medio donde se producen las ondas.

En el caso de la fuerza de gravedad necesitamos un fenómeno natural que tenga un componente muy grande de gravedad. Aquí entran en juego los agujeros negros, que son en principio uno de los fenómenos gravitatorios más importantes. Un agujero negro sería en el caso del lago una cavidad por donde se esté saliendo toda el agua; o en una alberca sería el agujero por el que ésta se estaría vaciando. 

En el caso de la fuerza de gravedad los agujeros negros atraen a todo lo que tenga masa o materia, entonces un fenómeno todavía más fuerte sería la interacción de dos agujeros negros (ambos se estarían atrayendo hasta que se integren en uno solo), y el punto final, justo casi cuando colapsan, generaría ondas gravitatorias mucho mayores que podrían ser observadas a grandes distancias.

En un lago real usted debería lanzar dos piedras muy grandes para que pueda distinguir las olas que llegan a la orilla y que no se confundan con las olas normales que existen en el lago. 

Ahora bien, debo decirle que existe un experimento en Estados Unidos que tiene un tipo de detector de ondas gravitacionales llamado LIGO (siglas en inglés del Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales).

LIGO consta de dos detectores separados entre ellos unos tres mil  kilómetros, uno localizado en Louisiana y el otro en Washington. La intención de tener dos detectores es poder discriminar fenómenos de ruido que no tengan que ver con ondas gravitacionales, sino con sismos u otros fenómenos.

[quote_left]En LIGO, los primeros datos se tomaron desde 2002; y hasta el 2010 no se obtuvieron resultados concluyentes[/quote_left]

En LIGO, los primeros datos se tomaron desde 2002; y hasta el 2010 no se obtuvieron resultados concluyentes. El año pasado, después de hacer mejoras a sus detectores, se inició una nueva toma de datos con una sensibilidad cuatro veces mayor. 

El fenómeno que se reportó (el 10 de febrero) de la observación directa de ondas gravitacionales sucedió el 14 de septiembre de 2015, y aunque solamente duró una fracción de segundo, representa el colapso final entre dos agujeros negros, cada uno con una masa 25 veces mayor que la de nuestro Sol. 

Es importante destacar que hasta ahora no se habían observado de manera directa las ondas gravitacionales, sólo se tenía evidencia indirecta. Incluso en 1993 Russell A. Hulse and Joseph H. Taylor Jr. obtuvieron el Premio Nobel de Física por una medición indirecta de las ondas gravitacionales gracias a la observación de la interacción de dos pulsares medidos en el Observatorio de Arecibo en Puerto Rico. 

Lo importante del anuncio es que se tiene una primera observación directa, que únicamente marca el inicio de más observaciones en el mismo experimento y en otros que se diseñarán para confirmar sus observaciones en un futuro cercano.

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Lado B
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