Las Ondas Gravitacionales – Entrevista a Mar Bastero

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Explosiones estelares en supernovas, parejas de estrellas de neutrones, fusión de dos agujeros negros supermasivos… Son procesos y fenómenos cósmicos que se producen a miles de años luz de nosotros y que producen, en algunos casos, más energía que billones y billones de bombas atómicas.

¿Cómo sabemos qué ocurre en el universo? Las ondas gravitacionales han supuesto una fuente de información muy importante sobre el conocimiento del cosmos.  Einstein pensaba que eran indetectables porque se producían demasiado lejos, pero ahora un grupo de investigadores ha conseguido medirlas. Las ondas gravitacionales nos permiten ver qué ocurre en aquellos lugares de los que no nos llega ninguna luz para verlo directamente.

Mar Bastero  es profesora del Departamento de Física Teórica y de Cosmos de la Universidad de Granada, y estudia las ondas gravitacionales.

Empecemos por el principio: ¿Qué son las ondas gravitacionales?

Las ondas gravitacionales son una de las ultimas expediciones de la teoría de la relatividad que faltaba por confirmar directamente. Había evidencia indirecta, pero hasta ahora nadie había sido capaz de medirlas.

Igual que las cargas eléctricas en movimiento producen ondas electromagnéticas, según la Teoría de la Relatividad, el movimiento de una masa acelerada produce unas ondas que en realidad son perturbaciones en espacio-tiempo. Ha sido un reto tecnológico diseñar el interferómetro que pudiera detectar estas ondas.

Durante el proceso de creación del Universo se produjeron diferentes procesos cosmológicos en distintos sistemas astrofísicos. El problema es que cuando las ondas que generan llegan a nosotros, su amplitud es ya muy débil, por eso han tardado 100 años en “cazarlas”. Pero ahora por fin lo han hecho y ha sido un logro increíble.

 

¿Qué ha supuesto la posibilidad de detectar directamente estas ondas?

Es un avance científico muy importante porque nos aporta otra herramienta para mirar al universo. Hasta ahora la información que recibiamos procedía de la luz de las ondas electromagnéticas en sus distintas longitudes de onda: visible, infrarroja, ondas de radio o rayos X. Ahora nos llega de las ondas gravitacionales, que nos permiten estudiar la información que nos dan. Del universo nos queda mucho por conocer, sabemos de qué está hecho pero no la naturaleza intrínseca de la energía que lo compone. Aún hay muchas preguntas sin respuesta.

 

Me resulta todo un reto divulgar a la sociedad “inexperta” en estos temas los conceptos de variación de tiempo y espacio, más propios quizá de ficción cinematográfica.

Es sólo la Teoría de la Relatividad. Cuando introducimos el concepto tiempo es cuando nos llega la dificultad. Estamos acostumbrados a nuestra concepción del paso del tiempo humano. Pero, al igual que en el espacio, el tiempo es sólo cuestión de coordenadas.

Para las distancias utilizamos un sistema de referencia. Sabemos cuánta distancia hay, por ejemplo a Jaén, desde Granada (que sería nuestro punto de referencia). Pues igual pasa con el tiempo. El tiempo no es absoluto, es una coordenada más que cambia dependiendo del sistema de referencia que utilicemos. Si hablamos de espacio-tiempo, lo hacemos de eses sistema de coordenadas en el que nos estamos moviendo y que, al igual que el universo, también evoluciona.

 

¿Algún ejemplo que nos permita comprender mejor este fenómeno?

Si, claro. Las ondas gravitacionales producen el mismo efecto que cuando tiramos una piedra en un estanque. En este caso el sustrato es el agua. Los objetos masivos que producen un campo gravitatorio fuerte, cuando se mueven o se aceleran, producen ondas/perturbaciones en el espacio-tiempo, igual que al tirar la piedra en el estanque perturbamos el agua. Los agujeros negros que giran en el sistema binario hasta que chocan son la piedra que tiramos.

 

Dos agujeros negros orbitando y cayendo en espiral el uno hacia el otro terminarán fusionándose en un agujero negro más masivo, emitiendo ondas gravitacionales durante todo el proceso.

 

Ha costado cien años crear el instrumento que ha permitido medir las ondas gravitacionales. ¿Cómo funciona?

Es un interferómetro y se basa en uno de los efectos que experimentan todas las ondas, que son las interferencias. Cuando se superponen dos ondas, en un punto la amplitud puede aumentar o disminuir y genera un patrón de interferencia. El interferómetro tiene dos brazos de aproximadamente cuatro kilómetros de longitud por los que se hace pasar dos rayos láser un gran número de veces. Estos rayos se superponen. Si no pasa ninguna onda gravitacional las ondas no sufrirán ninguna variación. Pero si hay una onda, la longitud de onda de los láseres cambia y el patrón de interferencias es distinto. Así es cómo se detecta. Estamos hablando de variaciones mínimas, de una milésima del tamaño de un protón. Ha sido algo realmente increíble.

 

¿Cómo podemos mejorar la comprensión de los fenómenos del Universo?

Con más formación. No hay otra forma. Cuando hablamos de la Teoría de la Relatividad General, del binomio espacio-tiempo, da un poco de miedo. Con la Teoría de la Relatividad Especial estamos más acostumbrados, la famosa Ecuación de Einstein. Hoy todos estudiamos que la masa se transforma en energía. Lo entendemos mejor porque estamos más expuestos. Lo primero que debemos hacer es acostumbrarnos al lenguaje para entenderlo. A veces huimos porque pensamos que no lo vamos a entender pero no es algo difícil, sólo tenemos que acostumbrarnos a ello.

 

 

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