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Redescubriendo las Ondas Gravitacionales

Hoy 11 de febrero de 2016, el equipo científico de LIGO, el Laser Interferometer Gravitational wave Observatory, anunció la que es posiblemente una de las noticias más esperadas en la Astronomía Observacional del último siglo: la posible detección directa de ondas gravitacionales.  El logro científico y tecnológico es realmente alucinante.  Su significado para la Física Teórica y la Astronomía, sin embargo, se ha visto, desde mi muy personal punto de vista, exagerado; especialmente en algunos aspectos en los que para cualquiera que conozca la historia de la física en el siglo xx, resulta increíble el aparente desconocimiento de algunos, de lo ya conseguido en esta área.  He aquí una “perorata” de por qué deberíamos ver con una conciencia más amplia de la historia de la búsqueda de las ondas gravitacionales, este sonado hallazgo. 

“La detección de ondas gravitacionales (OG) será en realidad un logro más técnico que científico. Las OG en realidad se descubrieron en 1974
Enero 13 de 2016
http://bit.ly/trino-LIGO

Un meme que refleja el sentir de algunos científicos

Un meme que refleja el sentir de algunos científicos

Mientras me preparaba para escribir esta entrada de Blog, Walter Tangarife, un buen amigo y destacado Físico Teórico Colombiano, me enviaba por correo una entretenida y clara entrada de Blog de Matt Strassler, escrita horas antes del sonado anuncio de LIGO.

Para quienes puedan leer en inglés fluidamente y prefieran una voz “autorizada” en lugar de la opinión de un Astrofísico paisa amargado como yo, vayan directamente a este enlace;  Matt, esencialmente, presenta en detalle algunas de las ideas y posiciones que quiero exponer a ustedes aquí (es un honor para mí que alguien de su estatura piense parecido).  Si después de leerla les quedan ganas, vuelvan aquí para leer lo que queda de esta entrada.

Mi sentimiento acerca del anuncio de LIGO esta claramente reflejado en el Meme con el que comienza esta entrada.  Sin dejar de reconocer la importancia del hallazgo (que se anunciará en tan solo unos minutos) y reconocer que estoy tan emocionado como cuando Colombia se gano el Miss Universo en dos ocasiones consecutivas (aunque la segunda solo fue una broma de mal gusto), hay algo que me deja un mal sabor de boca.

Ese algo es la idea que parece verse reflejada en casi todo lo que veo escrito por ahí, de que las ondas gravitacionales no se habían descubierto todavía y que el hallazo de LIGO representa un “salto cuántico” en nuestra comprensión de la naturaleza de este fenómeno.

Si bien no todos los que escriben blogs o notas de prensa sobre esto, son tan tontos como para no entender que esta no es la realidad estricta, también es cierto que el gran público, que es dado en consumir información sin poca digestión, merece que se le insista vehementemente en la realidad objetiva detrás de algunos descubrimientos espectaculares.  Casos recientes (y otros no tan recientes) como el de los neutrinos superlumínicos, el descubrimiento de la huella de “paquetes” de ondas gravitacionales en la radiación de fono o de bichos en un meteorito marciano, son pruebas fehacientes de que los comunicadores y científicos debemos ser más responsables al anunciar estas cosas que nos emocionan.

Las ondas gravitacionales existen y revolotean por todo el Universo.  Punto.  De esto no hay absolutamente ninguna duda.  Pero usted puede decir “tampoco había ‘duda’ de que existía el Bosón de Higgs y sin embargo se construyo el LHC para detectarlo”.  Pero el caso es bien distinto.

Las existencia de las Ondas Gravitacionales fue primero intuida por Einstein a principios del siglo xx cuando desarrollaba su teoría de la Relatividad Especial y sembraba las bases de su Relatividad General; lo hizo al reconocer que la influencia de la gravedad no podía llegar instantáneamente de unos cuerpos a otros.

Su teoría de la relatividad (que ha sido confirmada una y otra vez y que hoy no es solo una teoría, sino el cuerpo teórico sobre el que se formulan TODAS LAS TEORÍAS físicas), afirma que algo que transporte información, incluyendo un “hey Luna, estoy aquí, orbítame”, no puede propagarse instantáneamente entre dos puntos del espacio.

Así, si yo quito instantáneamente la Tierra, razonaba Einstein entre 1905 y 1907, la Luna solo se daría cuenta un poco más de un segundo después, de la ausencia de su “patrona” gravitacional.

¿Pero que transporta ese mensaje gravitacional entre los cuerpos?, se preguntaba Einstein en aquellos años.  No fue solo sino hasta que hubo completado su obra intelectual más maravillosa, la Teoría General de la Relatividad (y de cuya historia hable recientemente en esta página), cuando por fin encontró la respuesta: el espacio-tiempo es elástico, como una tela, y si se lo hala por aquí, el halon se propagará por el resto de la “tela” a una velocidad muy grande pero finita (la misma velocidad de la luz, ¿no es increible?).

A todos los fenómenos en los que información pura (no materia) viaja de un lugar a otro a través de un “medio” (materia, fuerzas o espacio-tiempo) y satisface ciertas propiedades matemáticas, lo llamamos una onda (o chisme físico, para los amigos).

A los chismes de espacio-tiempo las llamamos “ondas gravitacionales” (a mi me gusta más “ondas de espacio-tiempo“).

Pero una cosa es una intuición de Einstein o una predicción de una teoría muy bonita (pero falible como todas) y otra es ver el fenómeno o sus efectos en vivo y en directo.

Eso fue justamente lo que DESCUBRIERON en la década de los 70 y 80, Russell Alan Hulse and Joseph Hooton Taylor, Jr., observando el extraño baile de una binaria de estrellas de neutrones (la primera descubierta jamás) usando el para ello entre otros el radio telescopio de Arecibo.

Las estrellas de Neutrones son versiones aumentadas de los núcleos atómicos.  Como nadie sabe que es un núcleo atómico, difícilmente podría entender lo extremas de las condiciones alrededor de una estrella de neutrones.  Pero bueno, solo créanme (como tuve que hacerlo yo en mi momento).

Entre las cosas extrañas que pasan alrededor de las estrellas de neutrones esta el hecho de que el espacio-tiempo esta fuertemente arrugado, al punto que es difícil confundir esas arrugas con una “fuerza mágica de atracción” como confundió Newton el espacio-tiempo arrugado alrededor de la Tierra.

Si al espacio-tiempo arrugado alrededor de un bicho de estos le agregas la presencia de otro bicho similar que para colmo se mueve alrededor del primera (recuerden que forman un par binario), las cosas con el espacio-tiempo se ponen “peludas”.

Lo primero que pasa es que cuando se “mira” el objeto desde la distancia, la gravedad que produce cambia periódicamente con el tiempo (esto debido justamente a qué desde ellas salen ondas de espacio-tiempo contándonos que allí hay una binaria de estrellas de neutrones).  Pero crear estos “chismes gravitacionales” no es gratuito.  Si dos personas se sientan a chismosiar todo el día en una ventana gastarán su energía hasta quedar exhaustas y tal vez morir.

Eso es justamente lo que pasa con las estrellas de neutrones binarias.  De tanto chismosiar al resto del universo de que están juntas dándose vueltas, consumen su energía.   ¿Se enfrían entonces?.  Por suerte las estrellas de neutrones tienen energía por todas partes.  La energía que se va en la forma de ondas gravitacionales, la sacan del movimiento una alrededor de la otra.  Como resultado, las dos empiezan a aproximarse mutuamente orbitando su centro común de movimiento en tiempos cada vez menores.

Si se usa un radiotelescopio suficientemente poderosos podrás ver el cambio en el movimiento de las estrellas de neutrones a medida que emiten Ondas Gravitacionales.  Ese fue justamente (parte) de los descubrimientos de Husle y Taylor que los llevo finalmente a ganar el premio Nobel en 1993.  Fue este también justamente el momento en el que descubrimos las ondas gravitacionales.

Comparación de las observaciones de las propiedades del pulsar binario de Husle-Taylor y la predicción de la Relatividad usando ondas gravitacionales. La coincidencia es perfecta. Este gráfico marco el descubrimiento de las ondas gravitacionales en 1974.

Comparación de las observaciones de las propiedades del pulsar binario de Husle-Taylor y la predicción de la Relatividad usando ondas gravitacionales. La coincidencia es perfecta. Este gráfico literalmente demuestra que las ondas gravitacionales existen.

¿Y entonces? ¿por qué tanta bulla con LIGO?  Lo que ha descubierto LIGO (ya lo puedo decir en presente porque mientras termino de escribir veo las redes sociales invadidas de los resultados espectaculares anunciados por el equipo del detector) es, no solo un fenómeno similar al descubierto por Husle y Taylor, la perdida paulatina de energía y posterior coalescencia de dos objetos de masas enormes, dos agujeros negros de más de 20 veces la masa del Sol, sino que además la DETECCIÓN DIRECTA de las ondas gravitacionales, los chismes, que emergieron durante este fantástico evento.

Representación artística más los datos tomados por LIGO de la coalescencia de dos agujeros negros de más de 20 veces la masa del Sol. Las curvas azul y roja representan las "observaciones" y la predicción de la teoría de Einstein. Juzguen por su cuenta la coincidencia entre ambos. Crédito: LIGO/NSF.

Representación artística más los datos tomados por LIGO de la coalescencia de dos agujeros negros de más de 20 veces la masa del Sol. Las curvas azul y roja representan las “observaciones” y la predicción de la teoría de Einstein. Juzguen por su cuenta la coincidencia entre ambos. Crédito: LIGO/NSF.

LIGO no ha descubierto las ondas gravitacionales.  Eso es claro.  Pero las ha detectado por primera vez y todos estamos felices por ello.

La mejor noticia de todas es que el día de hoy marca el nacimiento oficial de una nueva rama de la Astronomía: la Astronomía no electromagnética; es decir aquella que no depende de la luz y de otras ondas electromagnéticas para detectar cosas que están muy lejos.

A diferencia del pulsar binario de Husle y Taylor, los agujeros negros bailarines de LIGO nunca fueron vistos por un radiotelescopio o un telescopio en otras longitudes de onda.  Todo lo que sabemos ahora de este par (es decir lo que sabemos desde hace unos minutos cuando lo anunciaron oficialmente) lo aprendimos única y exclusivamente a partir de las ondas gravitacionales detectadas por LIGO.

Como dicen los anuncios publicitarios “ningún fotón fue herido o capturado en esta película”.

Pero insisto. La detección no es igual al descubrimiento.  Estamos frente a un “salto cuántico” tecnológico, mas no a uno científico.  En esto podrían discrepar muchos de mis colegas.  Las posibilidades científicas que se abren en la ciencia son muchas, pero todo hay que decirlo, incluso en los momentos más emocionantes.  En realidad todos sabíamos que las ondas gravitacionales estaban ahí desde hace décadas.

Término con algo que me gusta aún más de todo esto y que se lo leí hace un par de horas a Matt (recuerden leer la maravillosa entrada de blog que recomende al principio): descubrir la coalescencia de dos agujeros negros es aún más espectacular para confirmar las predicciones de la Relatividad General que detectar unas ondas que sabíamos existían desde la presidencia de Reagan.

Para saber más:

  • Entren a Google y escriban: “Gravitational+Waves+LIGO” y si no encuentran lecturas que los satisfagan están en la olla.
  • Aún así les recomiendo esta nota de prensa publicada por mi buen amigo Juan Rafael Martínez en el periódico El Tiempo de Colombia: este enlace.
  • Para los más ñoños lean el paper original anunciando el descubrimiento: este enlace.
  • Aquí hay un interesante recuento histórico de la búsqueda de ondas gravitacionales en el último siglo: este enlace.
  • Una entrevista exclusiva con Einstein acerca de la detección de las ondas gravitacionales: este enlace.

Notas:

  • Edison en los comentarios hace unas precisiones que considero muy pertinentes y que han implicado cambios sutiles en el texto (resaltados en rojo).  La más importante es recordarnos que en realidad 1974 es tan solo el año en el que se descubrió la binaria de estrellas de neutrones.  En realidad las medidas que llevaron a confirmar que su período orbital estaba cambiando tal y como lo predecía la relatividad fue un trabajo que se extendió, casi una década, entre 1973 y 1982.  En mi “defensa” debo decir que la fecha de nacimiento de la Teoría Cuántica también se cifra en el año 1900, con el trabajo de Planck sobre la radiación de cuerpo negro, aunque todos sabemos que la teoría cuántica en realidad fue “entendida” y desarrollada durante dos décadas después de eso.
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Las Ondas de Dios

Grande fue el alivio que todos en el mundo de la física sentimos cuando en 2012 se descubrió por fin el bosón de Higgs.  Concluían así 40 años “creyendo” en la existencia de algo que no tenía otra opción de existir, pero que nadie había visto hasta ese momento.  Lo que casi nadie ha mencionado hasta ahora es que la física tiene por ahí otro “guardado”, uno quizás más fundamental que la “condenada partícula” y que esta a punto de completar casi 100 años escapando a los esfuerzos más infructuosos de detección directa: las Ondas Gravitacionales.  Propongo aquí que a partir de ahora llamemos a las ondas gravitacionales, “las ondas de dios” y que con ellas substituyamos el nicho en el imaginario público dejado por el Mítico Bosón.

“Las ondas gravitacionales son como el bosón de Higgs: es obvio que existen pero hasta que detectemos una no dormiremos”tranquilos”
Enero 25 de 2014
http://bit.ly/trino-ondas-gravitacionales

Una representación gráfica de una onda gravitacional producida por el choque de dos estrellas de neutrones.  Crédito: MPI for Gravitational Physics/W.Benger-ZIB

Una representación gráfica de una onda gravitacional producida por el choque de dos estrellas de neutrones.
Crédito: MPI for Gravitational Physics/W.Benger-ZIB

El 4 de Julio de 2012 terminó, dejando tras de sí un poco de nostalgia, una de las búsquedas más prolongadas de la ciencia moderna: la búsqueda del Bosón de Higgs.  Apodada por el físico León Lederman, “The Goddamn Particle” (en inglés, La Maldita Partícula), o simplemente “The God Particle” (la partícula de dios) como la rebautizaría su ambicioso editor, el Bosón de Higgs es apenas uno de pocos casos notables en la historia de la Ciencia contemporánea de algo sobre cuya existencia se sabe a “ciencia cierta” pero del que no existen evidencias directas concluyentes.  En el caso del “condenado bosón” y solo hasta 2012, no se había detectado en el laboratorio ni un solo ejemplar de la partícula.  Según el modelo estándar de las partículas elementales y las fuerzas fundamentales (que va ya para la medio bicoca de 50 años de ser inventado), el Bosón de Higgs existe “virtualmente” en cada rincón del Universo y actúa como una “melaza cuántica” que hace que la mayoría de las partículas elementales se muevan a velocidades menores que las de la luz (algo que los físicos llamamos cariñosamente, tener masa).  Siendo su lugar en el Universo tan importante, sorprendía a la mayoría que solo supiéramos de su existencia por una construcción mental humana, una teoría, muy exitosa por cierto.

Hay otra “construcción mental” con casi un 100% de ser verdadera pero de la cuál no tenemos todavía ningún rastro: las Ondas Gravitacionales.

Pero cuando digo aquí que las Ondas Gravitacionales, predichas por Einstein prácticamente al “otro día” de publicar en 1915 su obra cumbre, la Teoría General de la Relatividad, hacen parte de ese selecto grupo de “objetos perdidos” de la física, no quiero que las confundan con otros “ilustres desaparecidos” tales como la materia oscura, la energía oscura e incluso los agujeros negros.  El misterio de las que propongo llamar a partir de ahora “las ondas de dios” (y no siento con ello ningún remordimiento por demostrar mis propias ambiciones económicas) no se compara con el de la existencia de la Materia Oscura (que si bien es la mejor explicación para un montón de irregularidades  en el Universo no es producto de predicciones en una teoría fundamental y algunos físicos teóricos todavía creen que podía tratarse de un malentendido con los datos e incluso de la aplicación incorrecta de la teoría de la gravedad).  Ni que decir del caso de la Energía Oscura.

La existencia de las “ondas de dios” no solo ha sido predicha claramente por la que es considerada una de las teorías más bellas y precisas jamás creadas (la Teoría General de la Relatividad) lo que nos permite confiar casi ciegamente en que existen, de la misma manera que sabíamos que el Higgs aparecería, sino que cierta evidencia indirecta, galardonada incluso con un Premio Nobel de Física, da fé de que estas “ondas divinas” andan por ahí.  ¿Pero dónde?

¿Qué son las “ondas de dios” y por qué casi 100 años después de ser predichas no hemos podido dar con ellas?

Aunque una búsqueda en Google de “Ondas Gravitacionales” (o Gravitational Waves en inglés) probablemente les devuelva miles de sitios en Internet con completas explicaciones y gráficos fantásticos (como el que incluyo al principio) les pido me permitan presentar aquí mi propia versión de los hechos.

El aporte más importante de Einstein a la historia de la física no fue, como se cree, el descubrimiento de que si nos montamos en una nave espacial el tiempo parece transcurrir más lentamente (lo que en realidad no es del todo preciso) o de que en fenómenos donde ocurren cambios profundos en la materia se pueden liberar enormes cantidades de energía (la base de las bombas atómicas). No. El aporte más importante de Einstein y su poderosa intuición fue descubrir que lo que por mucho tiempo fueron consideradas simples “propiedades” de los cuerpos y los fenómenos en la naturaleza, a saber su tamaño o duración, en realidad eran la manifestación tangible de una parte invisible pero muy real del Universo: el Espacio-Tiempo.

Comparado por muchos con una tela o un fluído, el Espacio-Tiempo en realidad tiene una composición única: no hay nada con lo que podamos hacer una analogía perfecta sobre su composición y estructura.  Es común, por ejemplo, comparar al espacio-tiempo con una tela que se deforma o con un globo que se infla.  Sin embargo, al hacerlo, siempre surgirá la pregunta de que hay debajo del espacio-tiempo (así como hay un debajo de la tela) o dentro de él (como hay un dentro del globo).  No faltará, incluso, quien pregunte también de qué sustancia esta hecho el espacio-tiempo al imaginarse que como la tela o el globo esta debe ser seguramente una sustancia elástica.  Estas preguntas no tienén sentido ni respuesta alguna y son producto de una analogía imperfecta que deberíamos utilizar con menos frecuencia.

El Espacio-Tiempo es una parte más del mundo, esta hecho literalmente de espacio y tiempo y de nada más.  Junto con todas las formas de materia conocidas forman aquello que conocemos como el Universo.

Esta componente fundamental del Universo tiene propiedades fascinantes.  La materia y su energía ejercen sobre él una fuerza que hemos llamado por tiempos inmemoriales “gravedad”.  Pero ¿qué tiene que ver la gravedad con esa supuesta “fuerza” de la materia sobre el espacio-tiempo?  Como mencionamos antes la longitud y la duración de los fenómenos de la materia (y con ellas también las distancias, velocidades y aceleraciones) son manifestaciones, exteriorizaciones de la estructura del espacio-tiempo mismo.  Un espacio-tiempo alterado producirá signos visibles sobre el la posición, el tiempo y el movimiento de los cuerpos que interactúan con él.  Así por ejemplo, la Tierra cambia el espacio-tiempo a su alrededor y este cambio termina por determinar la velocidad y distancias recorridas por los satélites artificiales.   La consecuencia visible de este romance entre la materia y el espacio-tiempo es la tendencia aparente que tienen todas las cosas a juntarse, atraerse.  Dicha tendencia, sin embargo, no es producto de una fuerza real, sino de la apariencia que tiene esa relación tormentosa entre materia y espacio-tiempo.

Pero hay otra propiedad curiosa del Espacio-Tiempo.  Cuando se deforma por la presencia de materia y en especial cuando hay implicadas cantidades muy grandes de ella, el Espacio-Tiempo hala de sí mismo tratando de recomponer el estado imperturbado original.  Una analogía (que hay que tomarse nuevamente con cuidado) es la de una cuerda tensa y recta; cuando se hala una parte de la cuerda hacia arriba, la tensión del resto de la cuerda tiende a llevarla a la situación en la que estaba antes.  Dadas las condiciones apropiadas esa tendencia a volver a la normalidad, tanto en la cuerda, como en el espacio-tiempo, da lugar a un fenómeno fascinante que conocemos como una onda.  En la cuerda, por ejemplo, la parte no molestada, que es precisamente la que ejerce esa fuerza restauradora, siente como reacción una fuerza que hace que ella misma se perturbe.  Así, lo que empieza por una molestia en un extremo de la cuerda termina molestando otras partes en una sucesión temporal que termina dando la impresión de que algo se mueve.   En este caso, en realidad, lo único que se mueve en la cuerda es la “molestia”, “la perturbación”.  Pues bien, con el espacio-tiempo, pasa lo mismo.

Si se perturba con suficiente intensidad una parte del espacio-tiempo (por ejemplo haciendo que la cantidad de materia en un punto aumente debido a un choque entre dos estrellas), el espacio-tiempo vecino al fenómeno y aparentemente no perturbado, terminará sintiendo la molestia; la porción vecina a este último hará lo suyo y así sucesivamente.  Al final una perturbación, un “chisme”, saldrá “viajando” a una velocidad igual a la de la luz (300,000 km/s) alejándose del lugar del choque.

Nada de lo que acabo de decir (al menos puesto en palabras más técnicas) esta en duda en el momento en el que escribo esta entrada del blog.  Nada de esto surge de una interpretación particular de la teoría o ha sido apenas sugerido por observaciones.  No.  La existencia de las ondas gravitacionales es tan cierta como la Teoría General de la Relatividad misma.  Más allá de eso, si las matemáticas en las que se soporta la teoría y el resto de la física ondulatoria (que lleva ya entre nosotros casi 400 años)  se aceptan como verdaderas, entonces no hay duda que las ondas de dios están entre nosotros.

Pero ¿dónde? Nadie, hasta ahora en la historia, ha detectado la primera onda gravitacional: ¡Malditas Ondas! (Goddamn Waves!)

¿Cómo detectarlas? He ahí el quid del asunto.  Incluso si en este momento pasará por su cuerpo o por la pantalla en la que esta leyendo esta entrada, una onda gravitacional millones de veces más intensa que las que se espera existan naturalmente en el universo, no habría casi ninguna manera que la detectaras.  A duras penas percibimos como evidente la deformación permanente del espacio-tiempo alrededor de la Tierra como para que podamos percibir una perturbación diminuta que pasa a la velocidad de la luz a través nuestro.

Desde los años 80s se han intentado construir trampas para las “ondas de dios” que si bien parecerían estar diseñadas correctamente, no han entregado la primera señal inequívoca de la llegada de una de estas olas.  Hay esencialmente dos tipos de lo que podríamos llamar “orejas gravitacionales”.  En el primero tipo el paso de una onda a través de un enorme cilindro metálico o de una esfera enfriada, hace vibrar al pesado cuerpo con una frecuencia muy cercana a su frecuencia de vibración natural.  Como resultado y de la misma manera que una cantante lírica puede quebrar solo con su voz copas de cristal rígido, el paso de la onda gravitacional deja vibrando cuál campana al detector.  Las vibraciones resultantes son perceptibles después por instrumentos corrientes.  El diseño se basa en principios similares a aquellos que nos permiten saber que esta pasando un avión muy lejano cuando vemos los vidrios de nuestras ventanas temblar descontroladamente aún con un sonido casi imperceptible.  Al fenómeno se lo llama resonancia.

En el segundo diseño, mucho más sofisticado y delicado, se envían dos rayos láseres a lo largo de tubos vacíos dispuestos perpendicularmente uno de otro.  Los rayos rebotan en el extremo de los tubos y regresan a un detector situado muy cerca de donde fueron emitidos.  En condiciones normales si los dos tubos miden exactamente lo mismo (lo que debe garantizarse con una precisión menor que ¡la diez milésima parte del ancho de un protón!) los rayos deberían llegar en sincronía al lugar en el que fueron emitidos.  Sin embargo al paso de una onda gravitacional (aún de una muy débil), la longitud de uno de los lados (que como dijimos antes es la manifestación tangible del espacio-tiempo) se haría sutilmente distinta de la del otro lado.  Con ello los rayos de luz en los tubos llegarían a destiempo a la meta produciendo un fenómeno conocido como interferencia.  La medida de la intensidad de la interferencia y su cambio en el tiempo nos daría información de la frecuencia e intensidad de la onda gravitacional.

Del primer modelo se construyeron un par de “poncheras gravitacionales” en los 80s y 90s.  El resultado de la operación de estos instrumentos fue completamente nulo.  Ni una sola onda gravitacional “toco la campana”.  Del segundo modelo esta en operación todavía un enorme detector, el LIGO (por Laser Interferomer Gravitational Wave Observatory) cuyos “tubos” perpendiculares miden 3 km de longitud lo que convierte a LIGO “telescopio” monolítico más grande del mundo.  El número de ondas gravitacionales detectadas por LIGO también es nulo, con excepción de unos cuantos falsos positivos y de un ruidillo de fondo que todavía no logra desprenderse identificarse conclusivamente.  Tal vez nos ha faltado empeño o ninguno de los detectores construído a la fecha tenga la sensibilidad adecuada.  Se sabe por ejemplo que en el caso de detectores como LIGO entre más largo sean los brazos del detector más sensibilidad tendrá.  Pero la Tierra es esférica y no permite fácilmente poner en su superficie túneles rectos de por ejemplo centenares o miles de kilómetros de longitud.  LISA (por Laser Interferometer Space Antena) es un concepto de telescopio de ondas gravitacionales que se construiría en el espacio y que utilizaría como tubos, el vacío mismo entre los planetas.  La longitud de los brazos en LISA sería de millones de kilómetros aumentando muchísimo la sensibilidad y el rango de fuentes que podríamos detectar.  Con LISA podríamos “escuchar” el choque de dos agujeros negros super masivos al otro lado del Universo.

Disminución del período orbital del Pulsar Binario PSR B1913+16.  Los puntos son las observaciones.  La línea es lo esperado asumiendo que las Ondas Gravitacionales existan

Disminución del período orbital del Pulsar Binario PSR B1913+16. Los puntos son las observaciones. La línea es lo esperado asumiendo que las Ondas Gravitacionales existan

Pero como todo en la Ciencia, con el caso de las Ondas Gravitacionales hay siempre una posibilidad: que no existan y que por lo tanto la Teoría de la Relatividad General este equivocada.  Si bien es cierto que la Relatividad, como cualquier teoría, es apenas un “campamento” en nuestro difícil camino hacia la “cima” de las cumbres del entendimiento exacto del funcionamiento del universo, sus predicciones cuantitativas han recibido confirmación experimental y observacional con una precisión sin precedentes en la ciencia.  Mejor aún. Existe un sistema astronómico cuyo funcionamiento puede explicarse con absoluta precisión usando la Relatividad General y asumiendo que es una “linterna” permanente de ondas gravitacionales.  Se trata del pulsar binario PSR B1913+16 (no, nadie ha encontrado una manera más romántica de llamar a este importante sistema astronómico).  En el sistema, dos estrella muy compactas (estrellas de neutrones o como me gusta llamarlas a mí “estrellas sin vacío”) orbitan una alrededor de la otra en un tiempo extremadamente corto para los estándares astronómicos (cerca de 8 horas).  Si no existieran las ondas gravitacionales (es decir si la Relatividad General estuviera equivocada) la órbita de estos dos cuerpos se mantendría siempre del mismo tamaño.  Esto gracias a la denominada conservación de la energía.  Pero lo que se observa es otra cosa (ver figura): los cuerpos en el sistema se están aproximando uno a otro a un ritmo medido con precisión (entre 1990 y 2000 el período orbital perdio casi 20 segundos).  ¿La razón? La gravedad de estos objetos compactos es muy intensa y las características particulares de sus movimientos hacen que desde el espacio-tiempo vecino a ellos se creen y propaguen hacia afuera ondas gravitacionales.  De la misma manera que las ondas de radio que emite un celular van agotando su batería, las ondas de dios que producen las estrellas en este sistema van agotando la energía orbital y como consecuencia producen una disminución en el período y un acercamiento entre ellas.

El descubrimiento de este pulsar y la manera como el estudio detallado de su movimiento ha ayudado a confirmar indirectamente la existencia de las Ondas Gravitacionales y por ende de la exactitud de la Relatividad General hizo que Russel Hulse y Joseph Taylor recibieran en 1993 el Premio Nobel de Física.  Entonces.  Si el comité del Nobel les otorgo a estos físicos un premio de este prestigio por comprobar indirectamente la existencia de un fantasma que ha vivido entre nosotros por 100 años es definitivamente porque la comunidad científica confia en la existencia de las ondas gravitacionales.

Entonces.  No hay duda que con el asunto de las ondas gravitacionales estamos ante un caso similar al del Bosón de Higgs.  El día de mañana cuando descubramos estas “condenadas ondas” haremos un gran alboroto mediático como el que hicimos con el “condenado bosón”.  Sin embargo y como también paso con el Higgs, seguirá siendo muy extraño que cuando en el futuro (ojalá no muy lejano) le pregunten a cualquier físico qué piensa del descubrimiento de las “ondas de dios”, este comience diciendo: “en realidad sabíamos que existían hace 100 años”.

P.S. Como la propuesta de llamarlas “Ondas de Dios” va a caer mal en algunos ámbitos y seguramente va a crear algunas confusiones, como las creadas también con el término de “Partícula de Dios”, me adelanto desde ya al debate.  En realidad el nombre en este caso podría ser más preciso de lo esperado.  En el caso de detectar exitosamente estas ondas y si se desarrollara en los próximos siglos una Astronomía avanzada sobre la base de su observación sistemática, las ondas gravitacionales podrían proveernos imágenes directas de lo ocurrido en los primeros instantes de la creación. que es, vale la pena mencionar, el único lugar al que la física, las astronomía y la cosmología contemporánea parece haber acorralado a los dioses de algunos creyentes modernos.  Es decir estas ondas nos permitirían ver por fin “la cara” del mismísimo creador.  Tal vez nos espere una terrible decepción, pero con esto no veo inconveniente en afirmar que el nombre “Ondas de Dios” les sienta bastante bien.

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