Columna de Astronomía | El creciente oleaje gravitacional

El Premio Nobel de Física 2017 fue entregado a Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne "por contribuciones decisivas al detector LIGO y la detección de ondas gravitacionales". Mientras tanto, LIGO, en conjunto con muchos otros observatorios, sigue entregando primicias.

08 de Noviembre de 2017 | 09:43 | Por Andreas Reisenegger
Por Andreas ReiseneggerAcadémico del Instituto de Astrofísica de la U. Católica de Chile

Doctor del Instituto Tecnológico de California (Caltech). Fue investigador postdoctoral del Instituto de Estudio Avanzado en Princeton (ambos en EE.UU.). Actualmente es profesor titular del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de Chile e investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA). Es astrofísico teórico, concentrando su interés en estrellas de neutrones y magnéticas, cúmulos y supercúmulos de galaxias, y cosmología.

Tal como muchos pronosticamos, el Premio Nobel de Física 2017 será entregado "por contribuciones decisivas al detector LIGO y la detección de ondas gravitacionales" a Rainer Weiss, a Barry Barish y a mi ex profesor Kip Thorne, en forma muy merecida. Ellos confiaron en que sería posible detectar las tenues vibraciones del espacio predichas por la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Así, condujeron a cientos de físicos e ingenieros en un esfuerzo de décadas por desarrollar las tecnologías necesarias para medir una variación de una parte en mil millones de millones de millones (1/1.000.000.000.000.000.000.000) en el largo de los brazos de los dos grandes interferómetros en Washington y Louisiana.

La primera señal, llamada GW150914 por su fecha de detección, el 14 de septiembre de 2015, fue la coronación de este esfuerzo. También fue el inicio de la "astrofísica de ondas gravitacionales", que incorpora a éstas como canal de información del universo, sumándose a las ondas electromagnéticas (rayos gamma, X, ultravioleta, luz visible, infrarrojo y radio), a los neutrinos (que motivaron el Nobel 2015) y a los rayos cósmicos (partículas cargadas de alta energía).

Las formas de esa primera onda y las tres siguientes (GW151226, GW170104 y GW170814) corresponden a las calculadas para las últimas órbitas y colisión final de un par de agujeros negros de masa "estelar" (entre 8 y 40 veces la masa del Sol), confirmando espléndidamente la teoría de Einstein. Aunque la energía liberada en ondas gravitacionales es miles de veces la generada por el Sol a lo largo de toda su existencia, la amplitud de las ondas detectadas es extremadamente pequeña, indicando que se generaron muy lejos, más de mil millones de años atrás.

El análisis de las ondas gravitacionales indicó que por primera vez no se trataba de agujeros negros, sino de un par de estrellas de neutrones

Andreas Reisenegger
El más reciente de estos eventos, anunciado una semana antes del Nobel, fue también el primero en ser detectado por el interferómetro Virgo en Italia, además de los dos LIGO. Los tiempos de llegada a los tres interferómetros –con diferencias de pocos milisegundos- permitieron triangular la dirección en que se encontraba su fuente. Además, confirmaron la ausencia de ondas electromagnéticas provenientes del mismo evento, lo cual no es sorprendente tratándose de una colisión de objetos intrínsecamente oscuros.

Esto cambió con GW170817, registrado por los mismos tres interferómetros el 17 de agosto a las 8:41:04 am hora chilena. Sólo 1,7 segundos después de la onda gravitacional, los satélites Fermi e INTEGRAL recibieron un chispazo de rayos gamma. El análisis de las ondas gravitacionales indicó que por primera vez no se trataba de agujeros negros, sino de un par de estrellas de neutrones. También permitió localizar la dirección de la fuente, alertando a múltiples observatorios en todo el mundo. Así, cuando cayó la noche en Chile, muchos telescopios apuntaron en la dirección indicada, revisando las doscientas galaxias posibles en busca de alguna novedad. El pequeño telescopio Swope en Las Campanas, operado en ese instante por la estudiante Natalie Ulloa, de la Universidad de La Serena, registró la primera imagen: un nuevo punto de luz en la galaxia NGC4993. Otros telescopios del norte de Chile también encontraron esta fuente, la que sigue en estudio. Entre otros resultados, parece confirmarse que en el material eyectado se producen los elementos más pesados de la tabla periódica, como el oro, el platino y el uranio.

Este enorme triunfo de la ciencia ratifica el valor de las predicciones teóricas, el desarrollo de la tecnología y la colaboración internacional entre miles de astrónomos, entre ellos muchos chilenos, y nos asegura que las ondas gravitacionales seguirán dando que hablar.

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