Descubierta la primera señal de ondas gravitacionales
Un experimento en EE UU asegura ser el primero en confirmar la existencia del "sonido del universo" predicho por Albert Einstein
Según la Teoría General de la Relatividad hay objetos que convierten parte de su masa en energía y la desprenden en forma de ondas que viajan a la velocidad de la luz y deforman a su paso el espacio y el tiempo. La fuente de ondas gravitacionales por antonomasia es la fusión de dos agujeros negros supermasivos, uno de los eventos más violentos que han existido después del Big Bang. El genio alemán las predijo en 1916 pero también advirtió de que, si realmente hay fusiones de este tipo, suceden tan lejos que sus vibraciones serían indetectables desde la Tierra. Los responsables del Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO), en EE UU, han anunciado hoy que han captado las ondas producidas por el choque de dos agujeros negros, la primera detección directa que confirma la teoría de Einstein. El anuncio se ha hecho en una conferencia de prensa celebrada en Washington y retransmitida por Internet. Los resultados científicos han sido aceptados para su publicación en Physical Review Letters, según ha informado en una nota en Instituto Tecnológico de California (Caltech).
La primera señal se captó el 14 de septiembre en los dos detectores idénticos de este experimento, situados uno a 3.000 kilómetros del otro. La señal venía de una fusión que sucedió hace 1.300 millones de años y consistió en el violento abrazo de dos agujeros negros cuya masa es entre 29 y 36 veces mayor a la del Sol. Los dos agujeros se fundieron en uno liberando una energía equivalente a tres masas solares, que salió despedida en forma de ondas gravitacionales en una fracción de segundo. Y todo este proceso de masa transformándose en energía en fracciones de segundo lo describe a la perfección la ecuación más famosa del mundo E=mc2 [La energía es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado].
El hallazgo abre un nuevo camino en astronomía. Hasta el momento esta se ha centrado en la luz en todas sus variantes conocidas, pero estas ondas son comparables al sonido y permiten estudiar objetos que eran totalmente invisibles hasta ahora, especialmente los agujeros negros.
Nuestros oídos empiezan a escuchar “la sinfonía del universo”, en palabras de Alicia Sintes, física de la Universitat de les Iles Balears (UIB)
El LIGO es el instrumento óptico de precisión más grande del mundo, con dos detectores separados por 3.000 kilómetros, uno en Luisiana y el otro en el Estado de Washington, en el noroeste de EE UU. Ambos están compuestos por dos haces de luz láser cuya longitud exacta de cuatro kilómetros sería modificada al paso por una onda gravitacional.
El instrumento es capaz de detectar una variación equivalente a la diezmilésima parte del diámetro de un núcleo atómico, la medida más precisa hecha nunca por un instrumento científico, según sus responsables.
Es muy probable que este descubrimiento les suponga un premio Nobel próximamente.
El 14 de septiembre de 2015 el detector de LIGO en Livingston detectó una señal. Siete milisegundos más tarde el detector de LIGO en Hanford detectó la misma señal. Dichas señales son casi idénticas a las que predicen las simulaciones de relatividad numérica mediante supercomputadores para la fusión de dos agujeros negros de masa estelar.
Un suceso que ocurrió hace mil trescientos millones de años que ahora podemos observar por primera vez desde la Tierra gracias a Advanced LIGO (AdvLIGO).
La señal observada por LIGO es audible y en la rueda de prensa hemos disfrutado oyéndola. Pero lo más importante es la gran cantidad de información que podemos obtener a partir de esta señal sobre los agujeros negros. Las predicciones de la relatividad general de Einstein parecen describir a la perfección la señal observada.
Por supuesto, hay cierto ruido que no sabemos si es instrumental o muestra algún tipo de estructura que apunte más allá.
Los próximos años serán fundamentales para saber si Einstein ha vuelto a tener razón o si, por el contrario, estamos ante los primeros indicios de gravedad más allá, quizás incluso de gravedad cuántica.
Los dos detectores de LIGO en EE.UU. no son suficientes para triangular la señal observada. Por ahora sabemos que su origen está en el hemisferio Sur, quizás cerca de una nube de Magallanes. Esta imagen ilustra la región dónde puede estar y la incertidumbre correspondiente. A finales de este año el detector Advanced Virgo (Italia) empezará a tomar datos y permitirá localizar mejor las fuentes de futuras observaciones.
Y en los próximos años gracias al detector KAGRA (Japón) y al futuro LIGO India podremos localizar con gran precisión el origen de estas fuentes.
En resumen, un día histórico.
Esta figura muestra las señales observadas.
Esta tabla muestra los parámetros de los agujeros negros que han generado la onda gravitacional observada.
El agujero negro principal tiene 36 ± 5 masas solares y el secundario 29 ± 4 masas solares.
Se han fusionado en un agujero negro tipo Kerr con 62 ± 4 masas solares y un espín (momento angular) de 0,67 ± 0,07.
La distancia a la que se encuentra es de 410 ± 180 megapársecs, es decir, un corrimiento al rojo de z = 0,09 ± 0,04.
Esta figura ilustra cómo se interpreta la señal de ondas gravitacionales observada. En la primera fase de la señal, los dos agujeros negros rotan sobre su centro de masas común y caen en espiral el uno hacia el otro. Sus horizontes de sucesos se fusionan formando un agujero negro único, cuyo horizonte de sucesos es dinámico y vibra generando intensas ondas gravitacionales de mayor frecuencia. Las vibraciones de dicho horizonte de sucesos se relajan y al final todo queda como si no hubiera pasado nada.
Un agujero negro tipo Kerr oculto en la inmensidad del cosmos.
Hoy lo más importante no es la detección directa de ondas gravitacionales (nadie dudaba de su existencia ya que habían sido observadas de forma indirecta hace décadas). Lo más importante hoy es que hemos descubierto los agujeros negros de forma definitiva. Por primera vez hemos podido ver el horizonte de sucesos de un agujero negro.
La señal observada corresponde, casi a la perfección, a las predicciones de la relatividad numérica.
Hoy hemos descubierto que los agujeros negros astrofísicos y los agujeros negros predichos por la teoría de Einstein coinciden.
A partir de hoy el comité Nobel podrá conceder premios Nobel a la física de los agujeros negros.
¿Cuál será el primero en caer?
Science.
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