Ciencia

GW150914: las ondas gravitacionales existen

Un día como hoy pero de 2015 fueron detectadas ondas gravitacionales por primera vez en la historia, luego de que Albert Eistein las predijera, casi un siglo antes.

Las ondas gravitatorias se detectaron el 14 de septiembre de 2015 a las 5:51 a. m. hora del este (09:51 GMT por tanto), en los detectores de los dos Observatorios de ondas gravitatorias por interferometria láser doble (LIGO), que se encuentran en Hanford Site (Washington) y Livingston (Louisiana), ambos en Estados Unidos. De allí el nombre del descubrimiento; “Gravitional Wave” del año 2015, del mes 09, del día 14.

Según la teoría de la relatividad general de Einstein, en un sistema binario formado por dos agujeros negros, cada uno de ellos crea una intensa curvatura espacio-temporal en la superficie insertada y a medida que giran uno en torno al otro, producen ondulaciones de curvatura que se propagan hacia afuera a la velocidad de la luz. Los fragmentos de curvatura forman en conjunto crestas y valles en espiral en el tejido del espacio-tiempo.

Basándose en las señales observadas, los científicos de LIGO estiman que los agujeros negros de este evento eran de unas 29 y 36 veces la masa del Sol, y que el evento tuvo lugar hace 1,3 mil millones de años. Cerca de 3 veces la masa del Sol se convirtió en ondas gravitacionales en una fracción de segundo – con una potencia pico de unas 50 veces la de todo el Universo visible. Comparando los tiempos de llegada de la señal – el detector en Livingston registró el evento 7 milisegundos antes del detector en Hanford – los científicos pueden decir que la fuente se encuentra en el hemisferio sur.

De acuerdo con la relatividad general, una pareja de agujeros negros orbitando uno alrededor del otro pierde energía mediante la emisión de ondas gravitacionales, produciendo un acercamiento gradual entre ambos durante miles de millones de años, y luego mucho más rápidamente en los últimos minutos. Durante la última fracción de segundo, los dos agujeros negros chocan entre sí casi a la mitad de la velocidad de la luz y forman un único agujero negro más masivo, convirtiendo una parte de la masa de ambos en energía, de acuerdo con la fórmula de Einstein E = mc2. Esta energía se emite como una fuerte explosión final de ondas gravitacionales. Estas son las ondas gravitacionales que LIGO ha observado.

LIGO

El descubrimiento fue posible gracias a las capacidades mejoradas de Advanced LIGO, una importante actualización que aumenta la sensibilidad de los instrumentos en comparación con los detectores LIGO de primera generación, lo que permite un gran aumento del volumen del universo explorado y el descubrimiento de las ondas gravitacionales durante su primer periodo de observación.

Para medir la longitud relativa de los brazos, un haz de luz láser es separado en dos en la intersección de los dos brazos.  La mitad de la luz del láser se transmite a un brazo mientras que la segunda mitad se desvía al segundo brazo.  Cerca del divisor de rayos y al final de cada brazo se encuentran los espejos suspendidos como péndulos. La luz láser dentro de cada brazo rebota una y otra vez en los espejos y, finalmente, regresa a la intersección, donde interfiere con la luz del otro brazo.  Si las longitudes de los brazos no han cambiado, entonces las ondas de luz, al combinarse, deberían restarse completamente (interferencia destructiva) y no se observará nada de luz en la salida del detector.   Por el contrario, si una onda gravitacional estirara un brazo y comprimiera el otro ligeramente (más o menos 1/1000 del diámetro de un protón), los dos haces de luz no se restarían completamente el uno del otro, produciendo patrones de luz en la salida del detector.  Codificada en estos patrones de luz se encuentra la información del cambio relativo de longitud entre los dos brazos, que a su vez nos informa sobre lo que produjo las ondas gravitacionales.

 

 

 

 

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