Fue un momento, solo un momento, cuando todos parecieron tomarse un descanso de hablar sobre guerras y política y mirar hacia el cielo. El 11 de febrero de 2016, los principales medios informativos informaron que, por primera vez, la humanidad había detectado ondas gravitacionales que pasaban por la Tierra desde el espacio exterior más profundo, un fenómeno insoportablemente sutil pero profundo que Albert Einstein predijo por primera vez en 1916. Las ondas provenían de dos agujeros negros. que colisionó hace 1.300 millones de años, un impacto cósmico que generó diez veces más poder que el poder de luz de todas las estrellas en el universo observable combinado. Pero las ondas gravitacionales que creó se desvanecieron en una mera voluta a medida que se extendían por el espacio y el tiempo. Ningún instrumento había podido detectarlos, hasta ahora.
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Aunque el logro fue posible gracias a más de 1, 000 científicos e ingenieros que trabajaron durante décadas, los principales impulsores fueron Kip Thorne, Ronald Drever y Barry Barish, todos de Caltech; y Rainer Weiss del MIT. Para capturar su cantera increíblemente pequeña, desplegaron un detector excepcionalmente vasto, el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser de 620 millones de dólares, o LIGO, que tiene una parte en Louisiana y otra en el estado de Washington.
Thorne hizo campaña para el proyecto durante los años ochenta y noventa en una serie de conferencias de alto perfil en todo el mundo. Lanky y barbudo, ya era una leyenda en astrofísica, un teórico con una visión tan expansiva que más tarde ayudaría a crear películas de Hollywood como Interstellar . Cuando comenzó su carrera, muchos físicos pensaban que las ondas gravitacionales eran ciencia ficción, a pesar de la predicción de Einstein. En un brusco salto de la física newtoniana, la teoría general de la relatividad de Einstein había sugerido que la gravedad generaba ondas previamente no detectadas que se movían a través del espacio-tiempo de una manera muy similar al sonido.
Sin embargo, medir esas olas parecía casi imposible. En comparación con otras fuerzas, la gravedad es extremadamente débil. La fuerza electromagnética entre dos electrones es 10 40 (más de un billón de veces billón de billones) más fuerte que su atracción gravitacional. Grabar una onda gravitacional requeriría objetos extremadamente masivos e instrumentos inimaginablemente sensibles.
Aún así, Thorne dice que creía que las ondas gravitacionales existían cuando comenzó su doctorado en 1962. Durante la década de 1970, la mayoría de los otros científicos llegaron a estar de acuerdo con él, persuadidos por modelos matemáticos herméticos y experimentos de pensamiento. La música estaba ahí afuera. Simplemente no lo habían escuchado todavía.
LIGO, construido a mediados de la década de 1990 y activado por primera vez en 2002, fue diseñado para ser extremadamente sensible a esos pequeños trinos. El observatorio constaba de dos detectores gigantes en forma de L situados a 1, 865 millas de distancia. La distancia entre ellos, y la ubicación remota de los dos sitios, evitaría que los dos instrumentos capten la interferencia del mismo temblor terrenal o camión que pasa. Cada detector estaba formado por dos brazos de 2.5 millas con un láser en la unión, divididos en dos haces y espejos en cada extremo. Cuando una onda gravitacional pasó a través de los tubos, los científicos predijeron que deformaría el espacio-tiempo ligeramente, aproximadamente una décima parte del diámetro de un protón. Esa distorsión minúscula sería suficiente para cambiar la longitud de los tubos y hacer que el láser brille en los detectores.
Nota del editor, 28 de febrero de 2017: Este artículo originalmente se refería al “tirón” electromagnético entre dos electrones, pero "fuerza" es una mejor palabra para describirlo.
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Este artículo es una selección de la edición de diciembre de la revista Smithsonian
ComprarLa ronda inicial de experimentos LIGO hace más de una década no pudo captar una señal. Pero en una gran duplicación de su apuesta inicial, los investigadores convencieron a la National Science Foundation de gastar otros $ 200 millones para actualizar LIGO, y para 2015 el trabajo estaba hecho. El equipo de investigación ahora incluía a más de 1, 000 científicos en 90 instituciones de todo el mundo. Las expectativas eran abrumadoras. En agosto del año pasado, Weiss le dijo a Janna Levin, una astrofísica de Columbia que estaba escribiendo un libro sobre LIGO llamado Black Hole Blues y otras canciones del espacio exterior : "Si no detectamos agujeros negros, esto es un fracaso".
El lunes 14 de septiembre de 2015, una onda gravitacional provino de algún lugar profundo en el cielo del sur. Hizo sonar el instrumento en Louisiana antes de cruzar los Estados Unidos para hacer sonar el instrumento en el estado de Washington siete milisegundos más tarde. A las 5:51 am, el equipo de LIGO finalmente grabó ese pequeño chirrido.
Como dijo Levin, el gran logro de LIGO fue que agregó una banda sonora a lo que anteriormente había sido una película muda. El noventa y cinco por ciento del universo está oscuro, lo que significa que está más allá de la medición de nuestros telescopios y dispositivos de radar más avanzados. Esa débil onda gravitacional permitió a los científicos detectar un par de agujeros negros por primera vez, y eran mucho más grandes de lo esperado. Uno era 29 veces la masa y el otro 35 veces la masa del sol.
Cuando Thorne y Weiss vieron por primera vez los registros, les preocupaba que los piratas informáticos hubieran insertado datos corruptos en los registros. (Drever no pudo compartir su respuesta: se había enfermado con el paso de los años y estaba en un hogar de ancianos en su Escocia natal). Pasaron semanas de investigación antes de que los científicos llegaran a un acuerdo con su logro.
El 26 de diciembre de 2015, LIGO registró ondas gravitacionales de otra fusión de agujeros negros. Los investigadores todavía están trabajando afinando los instrumentos, que dicen que solo mejorarán al medir distancias cósmicas lejanas.
La detección de agujeros negros, aunque verdaderamente trascendental, es solo el comienzo. Cada vez más descubriremos cuánto no sabemos. Esa es la verdadera emoción para Thorne, Weiss y sus colegas. ¿Qué pasa si la materia oscura se transforma en gravedad de una manera que nadie ha considerado? Si captamos ondas gravitacionales justo después del Big Bang, ¿qué nos enseñará esto sobre la naturaleza del universo? Gracias a LIGO, ahora podemos comenzar a escuchar las fascinantes composiciones resonando entre las estrellas, la música aún desconocida de lo que hay por ahí.
"Le han dado a la humanidad una forma completamente nueva de ver el universo". Stephen Hawking felicita a Kip Thorne, Rainer Weiss, Barry Barish y Ronald Drever, los primeros científicos en detectar ondas gravitacionales, en la revista Smithsonian de 2016 American Ingenuity Awards. Este año, los genios detrás de LIGO anunciaron que finalmente habían encontrado lo que Albert Einstein había predicho hace un siglo.