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‘Las ondas gravitacionales nos enseñarán sobre el lado oscuro del Universo, las cosas que no brillan’

El Museo de las Ciencias en colaboración con el British Council  acoge hoy jueves 13 de febrero a partir de las 19:30 horas la conferencia ‘Escuchando al Universo: en busca de las elusivas ondas gravitacionales de Einstein’ a cargo del científico Nils Anderson, catedrático de Matemáticas Aplicadas y responsable del Grupo de Gravedad de la Universidad de Southampton.

El científico británico se adentra en ‘el lado oscuro’ del cosmos para analizar algunas de las teorías más conocidas de Einstein y desgranar cuestiones como el origen y funcionamiento de las ondas gravitacionales elusivas, un tipo de ondas muy difíciles de detectar pero de una enorme relevancia ya que explicarían conceptos como los agujeros negros del espacio. Algo que quizás será posible en los próximos años gracias a las nuevas tecnologías,  tal y como nos adelanta en esta entrevista.

¿Qué es una onda gravitacional?

En la teoría general de la relatividad de Einstein de 1915, los cambios de la gravedad se producen en forma de ondas. Si se piensa en el espacio y el tiempo como constituyentes de una membrana flexible, entonces las ondas gravitacionales son ondulaciones en la superficie. Alternativamente, reflejan el cambio de la superficie de un estanque cuando se arroja una piedra sobre ella: las olas se mueven desde el centro hacia fuera. La explosión de una estrella lleva a que las ondas gravitacionales se alejen de la fuente de manera similar, aunque lo hacen a la velocidad de la luz.

¿Cómo se producen?

Las ondas gravitacionales se generan cada vez que hay cambios en el campo gravitatorio, por ejemplo, cuando dos estrellas orbitan una alrededor de la otra. Hay pequeños niveles de ondas gravitacionales procedentes de la Luna al girar alrededor de la Tierra, e incluso unos más diminutos, como los creados por los patinadores sobre hielo al hacer piruetas. Con el fin de que sean suficientemente fuertes para que exista cualquier posibilidad de detección es necesario recurrir a los fenómenos más violentos del Universo: estrellas en explosión, colisión de estrellas, nacimiento de agujeros negros y al origen del propio Universo.

¿Se ha descubierto alguno?

 Solo indirectamente de sistemas con dos estrellas de neutrones, que los radio observadores ven como púlsares. Se ha observado que la órbita de dichos sistemas cambia a la velocidad prevista por la teoría de Einstein.

¿Por qué son tan difíciles de detectar físicamente?

Pueden provenir de los acontecimientos más poderosos del Universo, pero vienen hacia nosotros desde grandes distancias y se debilitan a medida que se dispersan desde la fuente. Cuando llegan a nuestros detectores estiran y comprimen los instrumentos una cantidad que requiere una resolución mejor que el tamaño del núcleo atómico. Este es un gran reto para la ingeniería y es realmente impresionante que tengamos instrumentos que operen a este nivel.

¿Qué tipo de información pueden aportar a la comunidad científica?

Nos enseñarán sobre el lado oscuro del Universo, sobre las cosas que no brillan. Los agujeros negros, las estrellas de neutrones y la suciedad asociada a las explosiones de supernovas son de interés para el astrónomo de ondas gravitacionales.

¿Por qué son fundamentales para nuestra comprensión del universo?

Junto con la teoría cuántica, la relatividad general es un fundamento de la física moderna. Las ondas gravitacionales representan la predicción de la teoría de Einstein que, hasta la fecha, no ha sido probada directamente. El desbloqueo de este misterio nos permitirá sondear un tipo de física que resulta demasiado extrema para nuestros laboratorios (incluso para el Gran colisionador de hadrones)

¿Qué herramientas están desarrollando los científicos para poder medir de forma física su existencia?

Los experimentadores están usando una versión de resolución muy mejorada del clásico interferómetro de Michelson-Morley, que despide una intensa luz láser fuera de los espejos al final de dos brazos perpendiculares. Mediante la medición de la diferencia del tiempo de desplazamiento en los dos brazos se puede deducir si una onda gravitacional ha pasado a través del instrumento. Se trata de un experimento muy difícil.

¿Qué se va a desarrollar en este ámbito en un futuro próximo?

Actualmente se están desarrollando los detectores para que incluyan la nueva tecnología. Comenzarán a tomar datos de nuevo en los dos próximos años, y la expectativa es que entonces serán capaces de «ver» mucho más lejos que antes en el Universo. 

¿Qué esperan los científicos que suceda en los próximos años?

Si nuestra comprensión de los sistemas astrofísicos es en gran medida correcta, entonces la próxima generación de detectores debería observar muchos agujeros negros binarios y sistemas de estrellas de neutrones en un año de observación. Esto sería una revolución que coronaría décadas de avances tecnológicos. Pero solo sería el principio. Futuro: en la mesa de dibujo ya se encuentran incluso instrumentos más sensibles para la próxima década. Esto incluye un detector de ondas gravitacionales volante en el espacio para observar las ondas de la colisión de agujeros negros masivos que viven en el centro de las galaxias.

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