5 claves para comprender qué son las ondas gravitacionales y por qué son tan importantes

Albert Einstein planteó por primera vez la existencia de las ondas gravitacionales en su Teoría de la Relatividad General y, desde entonces, los investigadores llevan un siglo tratando de demostrar si estas ondas existen realmente. Pero, ¿qué son estas ondas y por qué son tan importantes?

Un vídeo elaborado por PHD Comics TV, una web que produce contenidos multimedia para comunicar las ideas del universo científico de una forma creativa y divertida, lo explica con (relativa) sencillez:

Es una oscilación en el tejido del espacio-tiempo. Imagina que el espacio es una gran malla elástica y que los cuerpos que tienen masa causan que esta lámina se curve, como le pasaría a un trampolín afectado por el peso de un saltador. Cuanta más masa, más se curva y distorsiona el espacio a causa de la gravedad.

Por ejemplo, la razón por la cual la Tierra gira alrededor del Sol es que el Sol es muy masivo, causando una gran distorsión en el espacio que lo rodea. Si intentaras moverte por una línea recta alrededor de una distorsión tan grande verías que en realidad te estarías moviendo en círculos alrededor del cuerpo que la causa. Así es como funcionan las órbitas de los planetas: no existe realmente una fuerza sujetando a los planetas, sólo es la curvatura del espacio.

Las ondas gravitacionales son producidas cuando cuerpos masivos son acelerados, cambiando la distorsión del espacio. Toda masa o energía puede crear ondas gravitacionales. Si dos personas empezaran a bailar uno alrededor del otro, también se crearían oscilaciones en el tejido del espacio-tiempo, pero estas serían extremadamente pequeñas y prácticamente indetectables.

La gravedad es muy débil en las escalas de las otras fuerzas del Universo, así que necesitas algo muy masivo y moviéndose muy rápido para crear las distorsiones que nosotros podemos detectar, como las estrellas de neutrones y los agujeros negros.

Si el espacio entre dos personas se estirase o se contrajera nadie notaría nada si entre ambas hubiera marcas situadas a igual distancia, porque estas marcas también se estirarían en esa malla metafórica.

Pero hay una regla universal que no admite este efecto, una hecha usando la velocidad de la luz. Si el espacio entre dos puntos se estira, entonces la luz tarda más tiempo en ir de un punto a otro. Y si el espacio se contrae, la luz tarda menos tiempo en cruzar los dos puntos. Y es aquí donde entra en juego el experimento LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory).

El observatorio tiene túneles de cuatro kilómetros y usa luz láser para medir el cambio en la distancia entre los extremos del túnel. Cuando una onda gravitacional pasa, se ensancha en una dirección y se encoge en la otra dirección. Midiendo la interferencia de los láseres a medida que rebotan entre los diferentes puntos, los físicos pueden medir con mucha precisión si el espacio entre estos se ha expandido o contraído.

Ver vídeo

La precisión requerida es brutal. Para detectar una onda gravitacional es necesario poder decir cuándo algo ha cambiado en su longitud en unas pequeñas partes de 10 elevado a 23. Es como poder determinar que una barra de 10 a la 21 metros de longitud (un 1 seguido de 21 ceros) ha encogido sólo 5 milímetros. Increíble.

El efecto de una onda gravitacional es tan minúsculo y tan fácilmetne confundible con el ruido en el Universo que se necesita de una inteligente técnica de análisis de datos para llegar a ella. Los científicos identifican patrones de ondas gravitacionales comparando las oscilaciones que miden en el experimento con las oscilaciones que se esperan de las ondas gravitacionales. Es como intentar identificar una canción que se susurra en una fiesta muy ruidosa desde el otro extremo de la sala.

Imagina que toda tu vida has estado sordo hasta un día en el que vuelves a recuperar este sentido. Podrías explorar el mundo de una nueva forma gracias a tu nueva capacidad. Esa es la razón de por qué detectar ondas gravitacionales es tan importante. Supone una manera completamente nueva de estudiar el Universo.

Siempre que existe una nueva forma de observar el Universo descubrimos cosas que no esperábamos, cosas que no sabíamos que existían, y examinamos los límites de nuestro conocimiento de la física, testando nuestras actuales teorías sobre cómo funciona el mundo que nos rodea en el espacio.