Albert Einstein postuló su teoría de la relatividad general hace 100 años, y estos días, coincidiendo con el siglo, se lanzó Advanced-LIGO. La misión de este observatorio es detectar por primera vez un fenómeno propuesto por Einstein , que todavía hoy no está confirmado: las ondas gravitatorias. El Grupo de Relatividad y Gravitación de la Universidad de las Islas Baleares es el único de España que forma parte de una colaboración en la que participan 950 científicos de universidades de 16 países.
Ondas gravitatorias: la vibración del espacio y el tiempo
Einstein propuso que el espacio-tiempo es curvado y que la gravedad es un producto de esta curvatura. Su teoría, además de predecir la existencia de agujeros negros, afirma que los objetos acelerados cambian la curvatura del espacio-tiempo y crean ondas gravitatorias. Estas ondas traen información sobre los objetos que las producen y la naturaleza de la gravedad en condiciones extremas que no se pueden obtener con otras herramientas astronómicas.
La comunidad científica lleva más de 50 años intentando detectar experimentalmente las ondas gravitatorias, pero hasta ahora no las ha podido encontrar porque son raras y de amplitud extremadamente baja. Sin embargo, existen pruebas circunstanciales, por lo que los científicos están casi seguros de que existe; pero esto queda por confirmar detectándolos directamente.
La detección directa permitiría observar los acontecimientos más violentos del universo, como las supernovas o colisiones y fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones. Cuando se producen estos eventos, el propio tejido del espacio vibra como un tambor. Las ondulaciones del espacio-tiempo se extienden en todas direcciones, viajando a la velocidad de la luz y distorsionando físicamente todo lo que está a su paso. Sin embargo, cuanto más se alejan de su origen, más pequeños se vuelven, y cuando llegan a la Tierra, la distorsión espacial que provocan a unas cuantas millas de distancia no es más que una partícula del tamaño de un protón.
Láser de 4 km para detectar ondas gravitatorias
Detectar este pequeño movimiento es el objetivo de los detectores LIGO, acrónimo de Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory. Los interferómetros rebotan la luz láser entre espejos de los extremos opuestos de los tubos de vacío de 4 kilómetros de largo, detectando ondas gravitacionales que se estiran y comprimen sus brazos junto con el resto del espacio.
el 18 de septiembre de 2022, los detectores de ondas gravitacionales avanzadas de LIGO en los observatorios de Hanford, Washington y Livingston, Luisiana, en Estados Unidos, han comenzado oficialmente su primer período de observación, aunque ambos han estado en modo de prueba durante semanas anteriores. A partir de esta nueva fase de observación, se enviarán mensajes a los 75 observatorios astronómicos de todo el mundo que se han comprometido a apuntar sus telescopios hacia el cielo en todo momento en busca de señales electromagnéticas compatibles con posibles detecciones de ondas gravitatorias.
Cuando están operativos, los nuevos detectores LIGO avanzados son ya tres veces más sensibles que los LIGO originales, al final de su vida útil. Los nuevos detectores ya pueden escuchar las ondas gravitacionales de la fusión de estrellas de neutrones a 225 millones de años luz de distancia, en comparación con los 65 millones de años luz desde la última búsqueda LIGO, que terminó en el 2022 .La distancia significa que el volumen del espacio accesible aumenta en un factor. de 27, lo que aumenta la probabilidad de detección.
Este primer período de observación durará unos cuatro meses, al menos hasta el 2022. 12 de enero, durante el que los dos detectores de Washington y Luisiana funcionarán simultáneamente durante tantas horas al día como sea posible. Es muy importante que ambos interferómetros funcionen durante mucho tiempo y funcionen conjuntamente con la misma precisión. Sin embargo, para resolver el primer reto de detección también es esencial desarrollar métodos de análisis de datos sofisticados, así como disponer de modelos precisos de perfiles de ondas gravitatorias.
UIB, inicio de operaciones
La UIB participa en la Colaboración de Investigación LIGO (LSC) desde el año 2002, aunque el profesor del Departamento de Física de la UIB dr. Alicia Sintes participó en su fundación en 1997. Ella con el dr. Sascha Husa, también profesor de la UIB, forma parte del consejo de LIGO.
El trabajo del grupo de la UIB se refiere a la observación de ondas gravitacionales que emanan de agujeros negros y estrellas de neutrones y la modelización informática necesaria para identificar estas fuentes. Sus miembros han contribuido al software LIGO Scientific Collaboration Algorithm Library Suite y al proyecto de informática distribuida Einstein@home.
El futuro de LIGO
Al haber más períodos de observación, los instrumentos se ajustarán a su sensibilidad de diseño final, permitiendo que se escuchen las ondas gravitacionales creadas a 650 millones de años luz de distancia. Un aumento de la sensibilidad de más de 10 veces nos permitirá ver los últimos minutos de vida de pares de agujeros negros masivos y cómo se fusionan en uno solo.
La mejora también permitirá identificar con precisión las señales periódicas de muchos púlsares conocidos en el rango 10-2000 hercios, las frecuencias de las notas agudas. También se utilizará para buscar el fondo de onda gravitacional cósmica, que pondrá a prueba las teorías sobre cómo evolucionó el Universo sólo entre 10 y 35 segundos después del Big Bang.
Susan McDonald se especializó hace años en el avistamiento y el estudio de estrellas. Nos ha demostrado la importancia del cálculo algorítmico y la precisión para analizar los astros, y ha redactado los mejores artículos de la web para estudiarlas. Practica meditación y trabaja en un centro de astrología cerca de su ciudad.