Desde la formulación de la teoría de la relatividad general por Albert Einstein en 1915, las ondas gravitacionales han estado en el punto de mira de la comunidad científica: estas ondulaciones del espacio-tiempo predichas por la teoría han representado un auténtico enigma. No obstante, en el año 2015, la detección directa de estas ondas por el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO) marcó un hito en la astrofísica, abriendo una nueva era al estudio y la comprensión del Universo.
Desde entonces, los avances en técnicas de detección han sido protagonistas de numerosas investigaciones científicas que tienen como objetivo captar estas ondas y utilizarlas para entender un poco mejor las dinámicas escondidas en el Cosmos. El último de ellos es la misión LISA (Láser Interferometer Space Antenna) de la Agencia Espacial Europea (ESA), la cual tiene como objetivo llevar la detección de ondas gravitacionales al espacio, revolucionando aún más nuestro conocimiento sobre estos eventos.
LAS ONDAS GRAVITACIONALES
Pero ¿qué son exactamente las ondas gravitacionales? Pues bien, para comprenderlo debes imaginar el espacio-tiempo como una “tela” que se extiende por todo el Universo. Según la teoría de la relatividad de Einstein, los objetos más masivos, como los planetas, las estrellas o los agujeros negros, pueden curvar esa tela, creando aquello que percibimos como gravedad. Ahora bien, cuando estos objetos masivos experimentan cambios rápidos en su movimiento o se aceleran bruscamente, generan ondas en esa tela del espacio-tiempo, tal y como si fuese una piedra arrojada a un río.
Justamente son esas ondas o fluctuaciones las que conocemos como ondas gravitacionales, y se propagan a través del Universo a la velocidad de la luz. Aun así, se trata de eventos extremadamente débiles y difíciles de detectar directamente, ya que su efecto es muy sutil. Piensa que un objeto masivo que genere ondas gravitacionales en el Espacio siempre producirá fluctuaciones pequeñas en comparación a la amplitud del Universo, por lo que, para detectarlas, harán falta instrumentos increíblemente sensibles.
Los interferómetros láser, como el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO) son ejemplos de algunos de esos instrumentos. Funcionan midiendo cambios muy pequeños en la distancia entre dos puntos separados, mediante el uso de haces de luz. Cuando una onda gravitacional pasa a través de la Tierra, esta distorsiona el espacio-tiempo, alterando ligeramente la longitud de los brazos del interferómetro e indicando la presencia de una onda gravitacional.
MISIÓN LISA
Sin embargo, hay novedades en lo que respecta a la detección de estas ondas. Recientemente la Agencia Espacial Europea (ESA) ha aprobado el primer experimento para medir ondas gravitacionales desde el espacio. Se trata de la misión LISA (Laser Interferometer Space Antenna) y usará la precisión de los rayos láser que viajan a través de 2,5 millones de kilómetros del Sistema Solar para buscar grandes ondulaciones, no detectadas desde la Tierra. Los expertos piensan que, dispersas por el Espacio, pueden existir enormes ondas causadas, por ejemplo, por la fusión de agujeros negros supermasivos.
Esta misión se compone de tres naves espaciales idénticas, cada una integrada por un cubo de oro y platino y flotando en formación triangular equilátera en órbita alrededor del Sol. Así, utilizará una serie de láseres para medir de forma continua la distancia entre los cubos en cada nave con alta precisión. Cuando las ondas gravitacionales pasen entre ellos, estirarán y contraerán el espacio tiempo en la escala de los picómetros, lo cual será detectado por la misión. Esto permitirá a LISA detectar fenómenos más masivos y distantes que los detectados por los observatorios terrestre como el LIGO.
Si todo continúa según los tiempos establecidos, se estima que el LISA empezará a ser construido en 2025, estando su lanzamiento programado para 2035. Los expertos esperan que LISA no solo detecte fusiones de agujeros negros, sino que también nuevos fenómenos como la espiral de enanas blancas colisionando o el propio fondo creado en el Universo temprano.
¿POR QUÉ NOS INTERESA?
Puedes estar preguntándote de qué sirve realmente medir estos fenómenos. Pues bien, medir las ondas gravitacionales tienen un interés muy amplio pues supone, por ejemplo, abrir una nueva ventana al Universo: a través de ellas es posible observar eventos cósmicos extremos que no emiten luz y que, de otro modo, no serían detectables nunca. Además, las ondas gravitacionales proporcionan información complementaria a otro tipo de observaciones, como la de rayos X o las de ondas de radio. Al combinar datos de diferentes fuentes, podemos obtener una imagen más completa y detallada de los objetos en el Universo.
Por otro lado, las ondas gravitacionales también nos brindan la oportunidad de estudiar la física fundamental en condiciones extremas, como los entornos cercanos a los agujeros negros y las estrellas de neutrones. La información que podemos obtener de ellas puede extenderse hasta la mismísima historia temprana del Universo, incluido el periodo de formación de estructuras a gran escala. Incluso podrían ayudarnos a comprender mejor la naturaleza de la energía oscura, uno de los componentes misteriosos que constituye la mayor parte del Universo.
