"La detección de las ondas gravitacionales revoluciona el conocimiento del Universo"

La detección de las ondas gravitacionales es para José A. Font "un desafío tecnológico comparable a la también reciente detección del bosón de Higgs y abre una nueva ventana de observación que puede potencialmente revolucionar nuestro conocimiento del Universo". El astrofísico valenciano valoró la relevancia del descubrimiento al señalar que confirma la última de las predicciones de la relatividad general que Einstein formuló en 1915, cuando indicó que "al igual que existen las ecuaciones que gobiernan las ondas mecánicas, las de sonido o las electromagnéticas, también en el campo de la Física que es la gravitación existe una ecuación de ondas que describe la propagación de las ondas gravitacionales".

Una nueva ventana al conocimiento del Universo

La detección de las ondas gravitatorias supone asimismo la confirmación de la existencia de los agujeros negros y la comprobación de que éstos pueden formar sistemas binarios. Hasta ahora toda la información que se tenía del universo era esencialmente electromagnética, es decir, por los fotones, por la luz.

"Sabemos cómo es el Universo porque lo vemos, y no solo con nuestros ojos, sino que hemos desarrollado telescopios que nos dicen cómo es el universo en todo el espectro electromagnético, pero hasta ahora desconocíamos cómo era el cosmos en el espectro gravitatorio", afirmó José A. Font. "Es como si viviéramos en un cuarto oscuro con dos ventanas. En el siglo XVII Galileo abrió con su telescopio rudimentario la ventana electromagnética y más de cuatro siglos después hemos abierto la segunda, la ventana al conocimiento gravitatorio de cómo es el Universo", resaltó el científico.

En el desarrollo de su intervención, el profesor Font planteó qué son las ondas gravitatorias y cómo se originan, explicó cómo funcionan los detectores que las han localizado y valoró el desafío tecnológico que ha supuesto su detección para finalmente exponer qué supone la radiación gravitatoria para el futuro de la astronomía.

Un estallido de radiación gravitatoria

La detección de las ondas gravitacionales se produjo el pasado 14 de septiembre, aunque no se dio a conocer hasta el 11 de febrero de este año en la sede de la "National Science Foundation" en Washington, tras analizar y verificar todos los datos. El descubrimiento lo realizó la Colaboración Científica LIGO, un equipo que reúne a más de 1.000 científicos de 15 nacionalidades distintas. La detección se llevó a cabo en los dos detectores interferométricos LIGO, siglas en inglés del Observatorio de ondas gravitacionales por interferometría láser, uno situado en Livingston, en el estado de Luisiana (EE UU) y el otro situado en Hanford, en el estado de Washington (EEUU). Además de los dos detectores LIGO, Europa cuenta con el detector Virgo, cerca de Pisa (Italia) y existe un cuarto detector en Japón, KAGRA, que se encuentra en construcción, por lo que aún no está operativo. La duplicidad de observatorios permite identificar falsas detecciones producidas por efectos locales tales como pequeñas perturbaciones sísmicas o un fallo instrumental.

El experimento LIGO americano detectó las ondas gravitatorias producidas por la colisión de dos agujeros negros en un sistema binario y que ocasiona un estallido de radiación gravitatoria. Tras la colisión se formó un agujero negro que oscila con unos modos de pulsación que van decayendo exponencialmente y que se conoce como la fase de "ring down" del agujero negro. A partir de las ecuaciones de la relatividad general se sabe teóricamente cómo ha de ser esa señal gravitatoria, pero hasta el pasado septiembre nunca se había detectado.

Treinta años para poder "limpiar" una señal

Marco Drago, un investigador italiano que trabaja en el Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Hannover, fue la primera persona en el mundo que el 14 de septiembre de 2015 vio la señal producida por la colisión de dos agujeros negros cuyas masas eran de 29 y 36 veces la masa del Sol. Si bien a las pocas horas se supo que la detección era una señal real, el anuncio se retrasó al pasado febrero una vez realizado un estudio exhaustivo de los datos, ya que al ser la amplitud de la onda de este tipo de señales tan pequeña, ésta queda escondida dentro del ruido del detector.

José A. Font lo comparó con el proceso de sintonizar una emisora de radio, de la que solo se obtiene ruido mientras se está fuera de la frecuencia buscada. En el caso de la onda gravitatoria, su sintonización siempre produce ruido y no hay forma de escuchar la señal. Para poder lograr limpiarla de ruido han tenido que pasar treinta años hasta conseguir la tecnología con la que detectar estas señales tan bajas.

LIGO detecta variaciones menores que un núcleo atómico

José A. Font detalló el proceso de detección de las ondas gravitacionales a través de los brazos del detector LIGO, que miden las variaciones relativas en las longitudes de los mismos. Los brazos del LIGO, con una longitud de cuatro kilómetros, son capaces de detectar una variación relativa inferior al tamaño de un núcleo atómico. "Es -afirmó- como medir la distancia de la Tierra al Sol con una precisión comparable al tamaño de un núcleo atómico, un proceso que tecnológicamente ha sido muy difícil de conseguir, de ahí que hayamos necesitado 30 años para lograrlo".

El profesor Font abordó, por otra parte, el trabajo que realiza el departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universitat de València que él dirige y, en concreto, el grupo de relatividad numérica que investiga, resolviendo las ecuaciones de Einstein, cómo son las señales de radiación gravitacional que se producen en los escenarios más paradigmáticos de la astrofísica relativista, como las colisiones de binarias compactas, de agujeros negros o estrellas de neutrones y las explosiones de supernovas.