Ondas gravitacionales para Dummies

Portadas, grandes titulares y análisis más o menos incomprensibles para la mayoría de los mortales han atendido este martes al anuncio efectuado el lunes por el Centro Harvard-Smithsonian sobre las primeras evidencias de la inflación cósmica, uno de los descubrimientos científicos llamados a pasar a la historia. Los astrónomos han clamado la detección por primera vez del rastro de las indas gravitacionales primordiales, las que se originaron en el Big Bang que creó nuestro universo hace casi 14.000 millones de años. A pesar de que ya se habla de hito en la ciencia moderna, los conceptos sugieren realidades poco asumibles, difíciles de asimilar. La revista Nature ha publicado una guía básica a modo de ‘preguntas frecuentes’ sobre un complejo pero sobresaliente avance en uno de los interrogantes básicos del ser humano: ¿De dónde venimos?

¿Qué significa el anuncio del Centro Harvard-Smithsonian?

Aunque las consecuencias de este descubrimiento se irán descifrando e interpretando en los próximos años, algunas de las implicaciones más importantes ya están claras:

1. Confirma la existencia de las ondas gravitacionales.
Albert Einstein predijo la existencia de las ondas gravitacionales hace casi 100 años, pero su cálculo indicaba una debilidad extrema de las mismas, por lo que se pensó que nunca serían detectadas y que sería una realidad condenada a quedarse en el plano teórico. Las conclusiones de esta investigación son la evidencia más convincente, sólo por detrás de la observación directa (si es que algún día llega), de que existen.

2. Confirma la teoría de la inflación cósmica.
Las ondas descubiertas confirman la teoría fundamental de la inflación, según la cual durante sus primeros momentos de existencia, el universo pasó por un breve periodo de expansión exponencial. Este hallazgo ratifica, pues, que tras el Big Bang, el universo aumentó su tamaño en 100 billones de veces en menos tiempo de lo que dura un parpadeo, una hipótesis sobre la que se ha trabajado mucho pero de la que hasta ahora no se habían obtenido evidencias.

3. Demuestra que ni en los laboratorios más avanzados se han podido alcanzar energías tan altas como las que produjo el Big Bang.
Durante este proceso de inflación, la temperatura del Universo y, por lo tanto, las energías alcanzadas por las partículas elementales , era trillones de veces más alta de lo que se puede alcanzar hoy en cualquier laboratorio, ni siquiera en los sofisticados aceleradores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN.

4. Abre una puerta a la ansiada teoría de la unificación.
La inflación es un fenómeno cuántico (los sucesos físicos que ocurren a escalas microscópicas), pero las ondas gravitacionales ahora ratificadas son parte de la física clásica. El descubrimiento establece, por tanto, un vínculo entre ambas ramas y podrían ser la primera evidencia de que la gravedad tiene una naturaleza cuántica. Los más optimistas han vista ya en este anuncio el primer paso hacia la ansiada teoría unificada, la ecuación única que dé respuesta a todas las preguntas fundamentales del Universo que supone el sueño incumplido de Einstein y que prestigiosos científicos como Stephen Hawking llevan décadas tratando de descifrar.

¿Qué son las ondas gravitacionales?

La gravedad, de acuerdo con la teoría general de la relatividad de Einstein, es el proceso por el cual la masa deforma el espacio: cerca de cualquier cuerpo masivo, el tejido del espacio se curva. Sin embargo, esta curva no siempre se queda cerca del cuerpo masivo que la ha provocado. Einstein se dio cuenta de que esta deformación se puede propagar a través del universo, como las ondas sísmicas se propagan en la corteza terrestre. Sin embargo, a diferencia de las ondas sísmicas, las gravitatorias pueden viajar en el espacio vacío del Universo y lo hacen, además, a la velocidad de la luz.

Si pudiera ver una onda gravitacional de frente mientras se mueve hacia usted, la vería alternativamente estirando y comprimiendo el espacio, de arriba abajo y de izquierda a derecha, como describe esta animación de Nature.





¿Es la inflación lo único que puede producir ondas gravitacionales?

No. Todo lo que es enorme y está experimentando una aceleración violenta se supone que puede producirlas. En la práctica, las únicas ondas gravitacionales que podríamos ser capaces de medir directamente serían los de eventos cataclísmicos, como dos agujeros negros en colisión y fusión. Estas fusiones de agujeros negros están siendo, de hecho, estudiadas por varios equipos observatorios de todo el mundo.

¿Por qué las ondas gravitatorias no se pueden medir directamente y sólo se detectan a través de un radiotelescopio?

Las ondas gravitacionales que se originaron durante la inflación cósmica aún resuenan en el Universo, aunque ahora probablemente sean demasiado débiles para medirse directamente. Lo que buscan los científicos es la huella que estas ondas han dejado en el ‘caldo’ de partículas elementales que impregnaba el universo alrededor de 380.000 años después del Big Bang. Estas pistas se rastrean en el llamado ‘fondo de microondas cósmico’, la radiación electromagnética que dejó el Big Bang en todo el Universo y que sólo puede observarse utilizando radiotelescopios, dispositivos capaces de detectar esas ondulaciones y sus huellas en la radiación.

Si imaginamos una playa, las olas del mar van y vienen, aparecen y desaparecen, pero dejan un rastro de ondulaciones en la arena que delata su existencia. Cuando la marea baja, un observador que se encuentre cerca del paseo marítimo quizás no oiga ni vea las olas del mar, pero sabrá que han pasado por allí debido a las ondulaciones que dejaron en la arena. Así, los radiotelescopios detectan esas ondulaciones quedan en la radiación presente en todo el Universo, aunque las ondas gravitacionales que las causaron ya estén lejos para oírlas o verlas.