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Imagen: César Mejías

¡Eureka! Confirmaron la existencia de ondas gravitacionales… ¿y ahora qué?

Puede ser que para quienes no somos expertos del tema, en un principio la noticia no haya calado tan profundo. Sin embargo, el descubrimiento abre puertas enormes dentro de la astrofísica, incluso para poder conocer más del universo con metodologías nunca antes usadas.

Por Alvaro Lopez B. | 2016-02-12 | 07:00
Tags | universo, descubrimiento, ondas, gravitacionales, astronomía, física, ciencia, espacio, tiempo
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* Recientemente, la Real Academia Sueca entregó el Nobel de Física 2017 a Rainer Weiss, Barry C. Barish, y Kip S. Thorne, de la colaboración LIGO/VIRGO por detectar las ondas gravitacionales. Les dejamos este artículo que escribimos hace un tiempo explicando qué son y cuál es su importancia. 

Hace días que se venía anunciando que el jueves 11 de febrero, la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos daría a conocer información sobre avances respecto a las ondas gravitacionales. Mucho se rumoreó sobre que en la oportunidad confirmarían la existencia de estas y, efectivamente, así fue.

"Damas y caballeros, hemos detectado ondas gravitacionales. ¡Lo hicimos!", exclamó entusiasmado en la sala de prensa David Reitze, director ejecutivo del proyecto Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (En sus siglas, LIGO y en español “Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales”).

De esa forma, se demostró que Albert Einstein tenía razón hace un siglo atrás. Y es que en los planteamientos de su teoría de la relatividad general, hablaba de cómo la gravedad es un fenómeno capaz de curvar el espacio-tiempo dependiendo de la cantidad de masa en un cuerpo, dando paso a este fenómeno.

¿En qué consisten estas ondas?

Las ondas gravitacionales son perturbaciones en el espacio-tiempo de forma ondular, que se propagan a través del universo a la velocidad de la luz. Y en teoría, toda masa produce una, sólo que las más grandes provocan mayores alteraciones, mientras que las más pequeñas, lo hacen en menor medida.

Según Einstein, el espacio-tiempo es un complejo tejido de cuatro dimensiones que puede ser desplazado, movido o alterado por los objetos que se muevan a través o alrededor de este. Y son esas alteraciones provocadas por distintos cuerpos, las que al final terminan causando las ondas de gravedad. Entonces, los objetos con grandes masas, como los agujeros negros, deforman mucho más el espacio-tiempo que aquellos con masas menores. Es como si pusiéramos una bola de boliche sobre un colchón: éste se hundiría mucho más que si pusiéramos una pelota de tenis.

Generalmente, estas ondas se grafican de la siguiente manera: imagínense un charco de agua quieto. Ahora, si se lanza un objeto en este, la fuerza del impacto provocará una serie de olas pequeñas que se expandirán a través del agua en todas las direcciones. Más o menos así se supone que funcionan nuestras amigas espaciales.

Y si aún no te queda claro, puedes ver este video explicativo de PHD Comics sobre este fenómeno.

¿Cómo lo descubrieron?

Fue gracias al proyecto LIGO, fundado en 1992 y que consiste una serie de interferómetros láser de gran tamaño. Cada uno de ellos está constituido por dos enormes rayos láser, disparados con un ángulo de 90 grados, dentro de tubos de vacío de 1 metro de diámetro por 4 kilómetros de largo. O sea, es una escuadra tamaño gigante.

Lo que hace cada uno de esos aparatos es detectar el efecto de una onda gravitacional, a través de una masa que oscila libremente en cada extremo de la escuadra. Si pasa una onda gravitacional, lo que haría sería “alargar” ligeramente el espacio-tiempo de uno de los brazos de la escuadra, y “encoger” muy, muy, muy ligeramente el espacio-tiempo de uno de los brazos de la escuadra.

Y este aparato en particular, está diseñado para detectar alteraciones de una cienmilésima del radio de un electrón (10^-21 metros), que es mas o menos el efecto que puede producir una de esas ondas. Pero la dificultad más grande, es que durante casi una década el detector no poseía la sensibilidad necesaria para aislar las demás alteraciones. Y es que su misión era captar un fragmento de información en medio de un millar de perturbaciones. Algo así como intentar escuchar caminar a un perro en medio de un concierto de rock.

Pero después de una serie de modificaciones que mantuvieron al proyecto inactivo durante los últimos años, el pasado 14 de septiembre a las 6.51 am de Chile los dos detectores de LIGO encontraron a las famosas ondas gravitacionales. Estas correspondían a las que habían sido producidas por la colisión de dos agujeros negros a más de mil millones de años luz.

¿Una nueva era astronómica?

Con este descubrimiento, se abrieron las puertas para la astronomía gravitacional, que es el área de esta ciencia dedicada a recabar mayor información a partir del análisis de la radiación gravitatoria emitida por diversas fuentes astrofísicas y cosmológicas.

Esto quiere decir que ya no es necesario encontrar información en el universo teniendo presente la variable de la luz, ya que las ondas gravitacionales son capaces de entregar una gran cantidad de datos sin depender de ese factor. Ahora se podrán "ver" fenómenos masivos a enormes distancias... es literalmente como sacarse una venda de los ojos.

Además, con esta noticia, se prueba que el modelo principal o "modelo estándar" que usa la física para describir el universo, sería el correcto.

Por otro lado, también demuestra que los planteamientos de Stephen Hawking respecto a quelos agujeros negros emiten ondas gravitacionales, también sería acertado, lo que abre una línea nueva de investigación respecto a cómo podría ser el final de nuestro universo.

Finalmente, al existir ondas gravitacionales, resulta mucho más fuerte y viable la presunción de que exista una partícula asociada a ellas... el “inencontrable” gravitón, que sería la llave para unir mecánica cuántica y relatividad, en una gran "Teoría del Todo". Sin duda, es un hallazgo tanto o más importante que el bosón de Higgs.

¿Le habías tomado el peso a este descubrimiento? ¿Por qué más es relevante?

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Comentarios
Felipe Astudillo | 2016-02-12 | 08:42
1
Esa sensación cuando te dicen que estas viendo una colisión de agujeros a mil millones de años luz...jajaja. No se si hago una pregunta tonta pero, si estamos recién viendo una colisión de esas magnitudes a esa distancia, ¿quiere decir que eso sucedió realmente hace mil millones de años?.

Muy interesante articulo, de hecho, estaba esperando la nota de el definido para entender mejor el tema :)
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Diego Contreras | 2016-02-12 | 09:49
3
si, ocurrió hace tantos años como años luz estamos de ese lugar*


*desde nuestro marco de referencia, claro
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Alvaro Lopez B. | Colaborador | 2016-02-12 | 10:21
2
Así es, Diego tiene razón (hola Diego!), ocurrió realmente hace tantos años, como años luz estamos del lugar, pues las ondas se desplazan a la velocidad de la luz.

Que bueno que te haya gustado nuestra nota, Felipe... muchos saludos! :)
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Diego Contreras | 2016-02-12 | 09:53
5
Soy físico, pero no especialista en cosmología ni nada afin (así que no me crean tanto): Y la cosa, es que si no hubieran existido estas ondas, de las cuales indirectamente habían muchos indicios, entonces un edificio de 100 años de física hubiera tenido que reconstruirse. El descubrimiento es muy interesante porque poder medir estas ondas, como bien dice el artículo, abre la puerta a muchas nuevas mediciones.
Pero se hubiera demostrado que no existen.. hubiera sido un golpe tan grande para la física quizá como lo fue descubrir la radiación de cuerpo negro que hizo reconstruir la física y dió origen a la mecánica cuantica. Así que era "casi" seguro estas ondas existían.
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Alvaro Lopez B. | Colaborador | 2016-02-12 | 10:27
2
Toda la razón... como que "tenían" que existir, o vuelta a reconstruir el edificio entero... pero es muy bonito eso, cómo se va construyendo la historia de la ciencia, y cómo vamos, de a poco, ampliando nuestra mirada respecto al universo que nos rodea...

De todas maneras es un descubrimiento sensacional, nunca pensé que vería algo así tan pronto...!
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Marco Canepa | Director Creativo | 2016-02-12 | 12:50
3
En todo caso, si el experimento hubiese fracasado ¿se hubiese comprobado que no existían, o sólo hubiesen supuesto que el experimento estuvo mal hecho?

Es fácil probar que algo existe, pero casi imposible probar que NO existe.
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Alvaro Lopez B. | Colaborador | 2016-02-12 | 12:57
2
Es cierto muy cierto eso que apuntas... pero si no se detectaban en la intensidad y "en el lugar" predicho por la teoría, quiere decir que hay algo mal en la teoría misma... por ejemplo, si no se hubiera encontrado que efectivamente se produce un desvío de la luz por causa de la gravedad, Einstein tendría que haber reescrito buena parte de su teoría, pues no se ajustaría a los hechos...

Pero tienes razón, a lo primero que se apuntaría sería a ver si el instrumento está bien calibrado, si el experimento se hizo bien, en fin, a descartar variables experimentales antes de tocar la teoría...
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Patricio Meneses | 2016-02-12 | 16:53
0
Si, en algunos casos incluso puede haber pruebas de que algo NO existe, pero aun asi va a haber gente que crea que SI existe. O nos pusimos muy profundos?

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Alvaro Cerda | 2016-02-12 | 17:48
0
Como no sentir un tremendo respeto por ese lenguaje llamado matemáticas... yo le tengo repulsión desde pequeño , quizá porque siempre escuche lo difícil e innecesario que parecía. Ojala los educadores utilizan este tipo de noticias para encantar a las nuevas generaciones.
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Alvaro Lopez B. | Colaborador | 2016-02-12 | 17:59
0
Es muy lamentable eso... aunque pasa con todas las disciplinas, parece acentuarse con la matemática y las ciencias exactas... si a uno no se lo explican "con manzanitas" al comienzo, uno generalmente les agarra rechazo.. de todas maneras, me saco el sombrero ante los profes y su maravillosa profesión... :)
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Anibal Olivera | 2016-02-13 | 13:58
0
40.000 generaciones tuvieron solo los ojos, 400 años desde Galileo y en 20 generaciones hemos pateado a las 40.000 anteriores.
Gracias el definido por ponerla clarita :D
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Sebas Ramirez | 2016-02-13 | 17:56
1
Hola Álvaro, buena descripción del descubrimiento. Según entiendo la forma de detectar las ondas es por interferencia de un láser que es separado en dos caminos distintos. Uno de estos caminos es "alargado" por la onda gravitacional mientras el otro no. Al juntarse los lásers nuevamente (gracias a espejos) interfieren y producen una onda que se entiende como la onda gravitatoria de dos agujeros negros en colisión.
Más o menos este es el esquema de LIGO:
http://1.bp.blogspot.com/-H4TAFcwcSII/Ulk14S4hdAI/AAAAAAAADAU/AcU9_VAvkrY/s640/Interfer%C3%B3metro+de+ondas+gravitacionales+LIGO.bmp
¡Saludos!
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Alvaro Lopez B. | Colaborador | 2016-02-14 | 10:43
0
así es, exactamente... es a través de interferometría láser, tal como tu indicas... :) y es impresionante que hayan logrado detectar alteraciones tan diminutas... muchos saludos para ti!
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Patricio Meneses | 2016-02-15 | 09:36
0
Alvaro

Ya que tienes esta veta periodistico-cientifica te agradecería si pudieras investigar sobre un experimento científico que arrojaba un resultado "X" si era vista por el ojo humano y un resultado "Y" si no habia expectadores. Un amigo me comento sobre eso en una "conversación de carrete" y me pareció fascinante (en caso que sea cierto).

Felicitaciones por tu trabajo, siempre es interesante leerte.
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Alvaro Lopez B. | Colaborador | 2016-02-17 | 09:24
0
Estimado Patricio, es muy posible que tu amigo se refiriera al llamado "colapso de función onda de probabilidad", o "colapso de función de onda", para los amigos.

Se refiere a que hay situaciones en que una partícula se comporta como onda, como por ejemplo en el experimento de la doble rendija, donde las partículas forman patrones de interferencia, tal como las ondas. Pues bien, en situaciones así, "todos los estados son igualmente probables hasta que se realiza la medición, momento en el cual todas las probabilidades colapsan, excepto aquella donde se detecta una medida. Esto llevó a importantes científicos, como Eugene Wigner, a afirmar que es la conciencia la que produce este fenómeno, debido a que requiere la presencia de un observador."

Entonces, lo que pasa es que el resultado es "X" si es visto por el ojo humano, y son TODOS los resultados si no hay nadie mirando. Es muy interesante... algo de eso y otras cosas las menciono acá:

http://www.eldefinido.cl/actualidad/plazapublica/5589/Que-es-el-misticismo-cuantico/

Muchos saludos, y muchas gracias por las felicitaciones!! Es bonito y anima a seguir escribiendo... ^_^
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Pedro Mackenna | 2016-02-26 | 12:01
0
Primero, felicitaciones por la columna. Bien explicado para el "ciudadano de a pie", y es un tema muy interesante. Sobre la pregunta en particular, creo que también puede ser explicada por el Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Básicamente lo que dice es que para poder "medir" las propiedades de una partícula, objeto o lo que sea, tenemos que poder "mirarlo", y ese mirar implica modificar las propiedades de la misma partícula (objeto o lo que sea).

Por ejemplo, si queremos medir la velocidad y posición de una partícula, al medir la posición el propio sistema de medición (el poder "verlo" requiere que un fotón choque con la partícula) modifica las mismas propiedades. Es decir, sabemos su posición, pero modificamos, por ejemplo, su velocidad, ya que ese fotón produjo un cambio en los niveles de energía de la partícula. Evidentemente a escalas cuánticas, el efecto que tiene un solo fotón no es para nada menor. Es así como cuando miramos la partícula para establecer una propiedad de ella, automáticamente modificamos todas las demás propiedades. Si miramos, modificamos lo que estamos mirando, y la partícula se comportará de forma distinta al caso en el cuál no la hubiésemos observado.

Es por este principio (entre otras cosas) por el que la mecánica cuántica se basa en "estados probables" y no en "estados certeros", lo que la convierte en una física totalmente distinta a la clásica, que es determinista (probablemente los términos correctos no sean los que estoy usando).

Más detalles:
https://es.wikipedia.org/wiki/Relaci%C3%B3n_de_indeterminaci%C3%B3n_de_Heisenberg

Saludos y felicitaciones nuevamente!
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Alvaro Lopez B. | Colaborador | 2016-02-26 | 12:11
0
Muchas gracias, estimado Pedro! Y toda la razón, el Principio de Heisenberg es tal como indicas. No hay que olvidar que esto pasa en magnitudes muy, muy pequeñas, pues en la vida cotidiana, los objetos no se "indeterminan"... aunque hay hipótesis que dicen que la realidad es "difusa" o "indescriptible", si no hay nadie mirando.

Muchos saludos para ti, y gracias otra vez! :)
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Fernando Tapia | 2016-02-16 | 14:08
1
Debo confesar que me impresionan de igual manera el que se demostrase la "existencia" de las ondas gravitacionales, así como el que Einstein lo hubiese descubierto tanto tiempo a tras.

Saludos y gracias por la info!
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Alvaro Lopez B. | Colaborador | 2016-02-17 | 09:26
1
Es lo bonito de la ciencia, cuando la teoria es correcta... es correcta ahora o en cien años más! Aunque un científico te dirá que eso es algo relativo, porque siempre hay perfeccionamientos... en fin. Coincido contigo, a mí también me impresionó mucho este gran descubrimiento! Nunca pensé que pasaría tan pronto!!

Muchos saludos para ti también!! :)
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