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1 de Febrero de 2017
Física

La observación de ondas gravitacionales con LIGO

Hace un año se anunció la primera detección de las «arrugas» del espaciotiempo predichas por la teoría de Einstein. ¿Qué avances técnicos lo hicieron posible?

La primera onda gravitacional detectada en la Tierra fue generada por una colisión de agujeros negros de 36 y 29 masas solares ocurrida a 1300 millones de años luz de distancia. Las deformaciones del espaciotiempo creadas por aquel cataclismo pueden apreciarse en esta simulación por ordenador, creada por el grupo de LIGO de la Universidad de las Islas Baleares. [SASCHA HUSA (simulación); RAFEL JAUME (visualización); UNIVERSIDAD DE LAS ISLAS BALEARES]

En síntesis

Las ondas gravitacionales son perturbaciones del espaciotiempo que se propagan a la velocidad de la luz. Se generan a amplitudes detectables en algunos de los fenómenos más violentos del universo, como las colisiones de agujeros negros.

Tales ondas constituyen una consecuencia inevitable de la teoría de la relatividad general de Einstein. Sin embargo, y a pesar de décadas de búsqueda experimental, hasta hace poco no habían sido detectadas de forma directa.

Ese objetivo fue logrado hace poco más de un año por el experimento estadounidense LIGO. El éxito fue posible gracias a numerosos avances clave en las técnicas de detección, modelización y análisis de los datos.

Hace ahora un año, el 11 de febrero de 2016, los científicos del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO), en EE.UU., y del observatorio Virgo, en Italia, anunciábamos un descubrimiento histórico: la primera observación directa de ondas gravitacionales, las perturbaciones del espaciotiempo predichas por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. La publicación del hallazgo llegaba cinco meses después de la detección, acontecida el 14 de septiembre de 2015 a las 09:50 horas UTC. El hito coronaba una búsqueda experimental de más de cinco décadas y marcaba el inicio de una nueva era para la astronomía.

Bautizada como GW150914, aquella onda gravitacional había sido generada por una violenta colisión de agujeros negros ocurrida a 1300 millones de años luz de distancia. Una segunda señal, GW151226, detectada el 26 de diciembre, se convertía poco después en nuestro mejor regalo de Navidad. Tras los análisis necesarios para comprobar que se trataba de una verdadera señal, los detalles de este evento se publicaron el 15 de junio. Una vez más, el fenómeno había sido causado por la fusión de dos agujeros negros de masa estelar en una galaxia distante.

El experimento LIGO, diseñado y construido por el Instituto de Tecnología de California (Caltech) y el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), comenzó a tomar datos en 2002. Su primera fase de operaciones se prolongó hasta 2010. Aunque sin éxito desde el punto de vista de la detección, aquellos años resultaron indispensables para cimentar la experiencia y desarrollar nuevas técnicas. Durante la década siguiente, la implementación de esas mejoras permitió triplicar la sensibilidad de los instrumentos. El nuevo experimento, conocido como LIGO Avanzado, empezó a tomar datos en 2015. De hecho, el éxito llegó nada más ponerlo en marcha: las dos detecciones mencionadas se produjeron durante su primer período de observación, entre septiembre de 2015 y enero de 2016. En los próximos tres años, nuevas fases de observación se alternarán con otras de optimización, durante las cuales el experimento aumentará su sensibilidad otras tres veces más.

Los detectores de LIGO Avanzado son los primeros de una futura red global de observatorios de ondas gravitacionales que entrarán en funcionamiento durante los próximos años. Cuando esta red alcance su sensibilidad de diseño, asistiremos a una revolución en nuestra comprensión del universo. Hace unos meses, el 30 de noviembre de 2016, comenzó el segundo período de toma de datos de LIGO Avanzado. A este experimento se unirá en 2017 el detector europeo Virgo Avanzado y, en los años siguientes, el japonés KAGRA y el observatorio LIGO-India.

Lo anterior no es más que el principio. En un futuro cercano, nuevas generaciones de detectores permitirán hacer astronomía de ondas gravitacionales de gran precisión. Entre los proyectos previstos se encuentra el Telescopio Einstein, concebido por varias instituciones europeas, y el observatorio espacial LISA, de la Agencia Espacial Europea, cuya puesta en marcha se espera para la década de los treinta. Una vez en funcionamiento, estos instrumentos ampliarán aún más la nueva ventana al universo gravitacional.

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