José Manuel Ramírez. Foto Marie Fuzeau (Cortesía Ivic)
Alterar el tiempo y espacio, construir un mapa intergaláctico y viajar a otros lugares del cosmos, no son solo argumentos de películas de ciencia-ficción desde que se anunciara la primera detección directa de las famosas ondas gravitacionales, predichas en 1916 por el físico alemán Albert Einstein. Esos sorprendentes eventos son teóricamente posibles y los venezolanos deberían estar orgullosos si en el futuro lograran materializarse, pues especialistas del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (Ivic) participaron en las fases iniciales del proyecto internacional, a mediados de los años ochenta.
Texto: Prensa Ivic (Vanessa Ortiz Piñango)
Simular numéricamente la propagación de ondas gravitacionales, utilizando métodos computacionales súper complejos, fue una de las tareas asignadas al investigador del Centro de Física del Ivic, Leonardo Sigalotti, durante su estancia doctoral en la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) de Italia.
Sigalotti fue alumno del británico Dennis Sciama, considerado el padre de la cosmología moderna y tutor del astrofísico inglés Stephen Hawking. Junto con el mexicano Jaime Klapp y el británico Richard Stark, el científico del Ivic emprendió una misión para nada sencilla: predecir el comportamiento de ondas gravitacionales jamás observadas, mediante equipos de alta tecnología ubicados en Italia y los Estados Unidos.
“Los tres me cuentan que fue sumamente difícil, de hecho los resultados fueron infructuosos, en parte porque los detectores de la época no tenían la sensibilidad adecuada”, relató el investigador del Centro de Física del Ivic, José Manuel Ramírez, quien años más tarde, en el 2004, aprobaría un curso de relatividad general dictado en el Ivic por el propio Stark.
Misterios desplegados
Como un doblez, tal vez una vibración o quizás una arruga en una sábana, así lucen las ondas gravitacionales tras la interacción de cuerpos con masa. Según la teoría de la relatividad general de Einstein, los objetos masivos “tuercen” el espacio-tiempo y se origina lo que se percibe como gravedad, la cual no constituye un campo de atracción sino una deformación del espacio-tiempo.
La Tierra también puede “doblar” el espacio-tiempo, “pero la señal es muy débil y apreciarlas es complicado debido a la distancia”, explicó Ramírez, jefe del Laboratorio de Física Computacional del Ivic.
Sin embargo, y tras décadas de intentos fallidos y falsas alarmas, la proeza fue finalmente divulgada el pasado 11 de febrero en un artículo publicado en la revista Physical Review Letters de la American Physical Society. Más de mil científicos de 18 países del mundo formaron parte de este acierto galáctico.
El Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (Ligo) de los Estados Unidos registró la existencia de ondas gravitacionales, emitidas por dos agujeros negros -de 36 y 29 veces la masa del Sol- tras una danza giratoria que culminó en la fusión de ambos y creación de un nuevo agujero negro, con más de 60 veces la masa solar.
Cortesía AAS Nova
La señal transitoria, recibida el 14 de septiembre de 2015, surgió a una distancia aproximada de 1.300 millones de años y justo antes de chocar, en la última fracción de segundo, liberó “50 veces más energía que todas las estrellas del universo conocido”, indicó el jefe de la Unidad de Divulgación y Socialización de la Física del Ivic, Enrique Torres.
Detectar ondas gravitacionales, investigar la naturaleza de la gravedad a través de ellas y usarlas como herramienta de investigación astrofísica, son algunos de los objetivos de Ligo, acotó Torres. Para lograrlo, Ligo cuenta con dos potentes instrumentos ópticos (interferómetros) -uno en Hanford, Washington; y otro en Livingston, Luisiana). Cada uno consiste en dos túneles al vacío idénticos, dispuestos en forma de L y separados por 4 kilómetros de longitud, en cuyos extremos finales hay un par de espejos de alta precisión.
Un rayo láser fue dividido en dos haces de luz y enviado a cada uno de los interferómetros. Ambos espejos reflectantes capturaron al mismo tiempo una ligera variación del espacio-tiempo, haciendo que uno de los túneles se “estirara” y el otro se “encogiera”: había pasado una onda gravitacional.
Ligo opera con dos túneles al vacío. Foto Cortesía Tech Insider (http://www.techinsider.io)
El acervo científico que se tiene en la actualidad sobre el universo ha sido posible gracias a la radiación emitida por los cuerpos celestes: las llamadas ondas electromagnéticas. Los rayos gamma, rayos X y rayos UVA; la luz visible, la radiación infrarroja y de microondas, así como las ondas de radio, le han permitido al ser humano acercarse a los confines del universo. Todo eso cambiará con este extraordinario descubrimiento.
“Las ondas gravitacionales nos van a dejar ver cosas que no podíamos con telescopios; además, sus frecuencias están en el rango del sonido, por lo que podríamos escucharlas. El universo prácticamente ha conseguido un walkie-talkie para comunicarse con nosotros y revelarnos sus secretos de propia boca. No pensé vivir lo suficiente para presenciar esta noticia”, afirmó el investigador del Ivic, José Manuel Ramírez.
Agudizando los sentidos
Este hallazgo, sin embargo, no fue la primera comprobación de la teoría de la relatividad general de Einstein. Un sistema púlsar binario -es decir, dos estrellas de neutrones que emiten radiación electromagnética de forma regular- fue identificado en 1975; posteriormente, en 1982, se observó la pérdida de energía de dicha pareja cósmica.
Los científicos a cargo del experimento (los estadounidenses Russell Hulse y Joseph Taylor Jr.) le atribuyeron la culpa a las ondas gravitacionales de “robarle” la energía al púlsar binario; el dúo ganó el Premio Nobel de Física en 1993 por este importante avance.
¿Se justifica el revuelo mundial causado por la reciente novedad de Ligo? ¡Totalmente! Porque desde los años sesenta se había intentado -sin frutos- captar de manera directa el paso de una onda gravitacional. “Posiblemente en el futuro podamos hacer viajes interplanetarios con un mapa del universo que nos construyan las ondas gravitacionales. Además, es un triunfo de la física fundamental que se creía puramente académica y que no contribuía con la vida cotidiana”, precisó Ramírez.
Un agujero negro es una región cósmica donde el espacio-tiempo se curva intensamente debido a la concentración excesiva de masa; ni siquiera la luz puede escapar de ese oscuro lugar. Los agujeros negros se forman por el colapso de estrellas masivas causado por la presión gravitatoria, que las va comprimiendo hasta implotar.
De acuerdo con Einstein, al interior de lugares de alta gravitación, como los agujeros negros, el tiempo se dilata. Si viajas a la velocidad de la luz, el tiempo también puede avanzar más lento. En sus ecuaciones revolucionarias, el tiempo es una variable más, lo que significa -a juicio de Ramírez- que el tiempo puede ir hacia atrás. Distancias en línea recta que podrían durar años, pudieran recorrerse en días u horas si el espacio-tiempo “se acortara”. No obstante, las implicaciones de este aventurado pronóstico aun están por descifrarse.
Foto Cortesía Enrique Torres