La onda gravitacional es una ‘onda’ invisible (pero increíblemente rápida) en la estructura del espacio-tiempo causada por algunos de los procesos más violentos y enérgicos del Universo.
Albert Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales en 1916 en su teoría general de la relatividad. Las matemáticas de Einstein mostraron que los objetos de aceleración masiva (como las estrellas de neutrones o los agujeros negros que orbitan entre sí) interrumpirían el espacio-tiempo de tal manera que las ‘ondas’ de espacio distorsionado se irradiarían desde la fuente (como el movimiento de las ondas lejos de una piedra arrojado a un estanque). Además, estas ondas viajarían a la velocidad de la luz a través del Universo, llevando consigo información sobre sus orígenes cataclísmicos, así como pistas invaluables sobre la naturaleza de la gravedad misma.
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Las ondas gravitacionales más fuertes son producidas por eventos catastróficos como colisiones de agujeros negros, el colapso de núcleos estelares (supernovas), estrellas de neutrones coalescentes o estrellas enanas blancas, la rotación ligeramente tambaleante de estrellas de neutrones que no son esferas perfectas y los restos de gravitación. radiación creada por el nacimiento del universo mismo.
La animación de arriba ilustra cómo las ondas gravitacionales son emitidas por dos estrellas de neutrones cuando primero orbitan entre sí y luego se unen. (Crédito: NASA / Goddard Space Flight Center)
Aunque se predijo que existían ondas gravitacionales en 1916, la prueba real de su existencia no llegaría hasta 1974, 20 años después de la muerte de Einstein. En ese año, dos astrónomos que trabajan en el Radio Observatorio de Arecibo en Puerto Rico descubrieron un púlsar binario: dos estrellas extremadamente densas y pesadas en órbita una alrededor de la otra. Este era exactamente el tipo de sistema que, según la relatividad general, debería irradiar ondas gravitacionales. Sabiendo que este descubrimiento podría usarse para probar la audaz predicción de Einstein, los astrónomos comenzaron a medir cómo el período de las órbitas de las estrellas cambió con el tiempo. Después de ocho años de observaciones, se determinó que las estrellas se acercaban entre sí exactamente a la velocidad predicha por la relatividad general. Este sistema ha sido monitoreado por más de 40 años y los cambios observados en la órbita concuerdan tan bien con la relatividad general, que no hay duda de que está emitiendo ondas gravitacionales. Para una discusión más detallada de este descubrimiento y trabajo, vea Look Deeper
Desde entonces, muchos astrónomos han estudiado el momento de las emisiones de radio del púlsar y han encontrado efectos similares, confirmando aún más la existencia de ondas gravitacionales. Pero estas confirmaciones siempre llegaron indirectamente o matemáticamente y no a través del contacto ‘físico’ real.
¡Ese fue el caso hasta el 14 de septiembre de 2015, cuando LIGO, por primera vez, detectó distorsiones físicas en el espacio-tiempo mismo causadas por el paso de ondas gravitacionales generadas por dos agujeros negros colisionando a casi 1.300 millones de años luz de distancia! LIGO y su descubrimiento pasarán a la historia como uno de los mayores logros científicos humanos.
Afortunadamente para nosotros aquí en la Tierra, mientras que el origen de las ondas gravitacionales puede ser extremadamente violento, para cuando las olas llegan a la Tierra son millones de veces más pequeñas y menos disruptivas. De hecho, cuando las ondas gravitacionales de la primera detección llegaron a LIGO, ¡la cantidad de oscilaciones de espacio-tiempo que generaron era miles de veces más pequeña que el núcleo de un átomo! Tales mediciones inconcebiblemente pequeñas son para lo que LIGO fue diseñado para hacer. Para saber cómo LIGO puede lograr esta tarea, visite el interferómetro de LIGO.
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