"Probamos la existencia de las ondas gravitacionales"

No es f¨¢cil dar con Joseph Taylor fuera de su despacho en la Universidad de Princeton (EE UU). No se prodiga en congresos, conferencias y homenajes, ni a¨²n despu¨¦s de recibir uno de los premios Nobel de F¨ªsica m¨¢s celebrados, en 1993, por "un descubrimiento que ha abierto una nueva posibilidad para el estudio de la gravitaci¨®n", seg¨²n la Academia Sueca de Ciencias. Taylor, nacido en Filadelfia (EE UU) en 1941, se cri¨® en una granja de Nueva Jersey; tal vez all¨ª se form¨® una sencillez de trato y algo de timidez que le hace comentar que el m¨¢ximo galard¨®n de la ciencia "te hace la vida un poco m¨¢s dif¨ªcil durante unos a?os". Estudi¨® F¨ªsica en Harvard y se especializ¨® en radioastronom¨ªa. A los 33 a?os, investigaba unos objetos celestes llamados pulsares, y dirigi¨® la tesis a su alumno Russell A. Hulse. Juntos descubrieron un pulsar binario en el que, adem¨¢s, por primera vez, pudieron demostrar la existencia de ondas gravitacionales, una predicci¨®n de la Teor¨ªa General de la Relatividad de Einstein. La tesis doctoral vali¨® el Nobel para ambos.

"La cosmolog¨ªa se ha convertido en un ¨¢rea de experimentos de alta precisi¨®n"

"Intent¨¢bamos aclarar cuestiones sobre evoluci¨®n estelar y evoluci¨®n gal¨¢ctica"

Taylor vino recientemente a Catalu?a para participar en el Congreso Nacional de Radioaficionados, en Blanes, y en un encuentro organizado por la Universidad Polit¨¦cnica de Catalu?a.

Pregunta: ?Se hace una observaci¨®n astron¨®mica o un experimento pensando en el Nobel?

Respuesta: No, en absoluto. Eliges un experimento porque piensas que es interesante y que, a lo mejor, responde a alguna pregunta fundamental. Alguna vez resulta ser correcto e importante, pero otras veces no lo es. No puedes saberlo de antemano.

P. En su investigaci¨®n de los pulsares con Hulse. ?Qui¨¦n tuvo m¨¢s suerte: el estudiante que encontr¨® un excelente profesor o el profesor que encontr¨® un alumno estimulante?

R. Fue una suerte para ambos trabajar juntos, aprendimos mucho, nos compenetr¨¢bamos y lo pas¨¢bamos muy bien, est¨¢bamos mucho tiempo en el radiotelescopio de Arecibo [Puerto Rico].

P. ?Qu¨¦ es una onda gravitacional?

R. Una de las principales diferencias entre la gravitaci¨®n relativista y la de Newton es que en la Teor¨ªa de Einstein, las masas aceleradas generan una especie de radiaci¨®n, las ondas gravitacionales. Es como una vibraci¨®n del espacio-tiempo mismo, un cambio en la geometr¨ªa que se propaga y transfiere energ¨ªa y momento de un lugar a otro por esa radiaci¨®n. Es algo an¨¢logo a la radiaci¨®n electromagn¨¦tica, pero en este caso generada por masas aceleradas en lugar de cargas aceleradas.

P. ?Puede explicar su trabajo galardonado con el Nobel?

R. Fue uno de esos descubrimientos que suceden de vez en cuando en ciencia, en el que los resultados m¨¢s interesantes no son precisamente lo que vas buscando. Intent¨¢bamos encontrar pulsares, esos objetos que hab¨ªan descubierto unos radioastr¨®nomos del Reino Unido unos a?os antes. Se conoc¨ªan ya una docena y nosotros quer¨ªamos hallar m¨¢s en nuestra galaxia, para intentar aclarar cuestiones sobre evoluci¨®n estelar y evoluci¨®n gal¨¢ctica. Encontramos varios, pero uno fue especialmente interesante porque estaba en ¨®rbita de otra estrella, probablemente otra estrella de neutrones.

P. ?Otro pulsar?

R. No observamos los pulsos en ese otro objeto, pero probablemente tambi¨¦n es un pulsar... Lo interesante es que la naturaleza de la ¨®rbita del sistema binario es tal que la gravedad relativista resulta importante, y pudimos medir su tama?o y forma con mucha precisi¨®n midiendo el tiempo de los pulsos. Esto nos permiti¨® hacer un experimento muy especial de gravedad relativista.

P. Y confirmaba la relatividad general.

R. Fue la primera confirmaci¨®n de una predicci¨®n concreta de la Relatividad General, las ondas gravitacionales. Y creo que fue la primera confirmaci¨®n de la teor¨ªa por un efecto detectado fuera del Sistema Solar.

P. ?Es la masa del pulsar acelerado lo que genera las ondas gravitacionales?

R. S¨ª, la masa del pulsar y del otro objeto. S¨®lo tardan unas ocho horas en cumplir una ¨®rbita uno alrededor del otro, lo que significa que hay una gran aceleraci¨®n, que produce ondas gravitacionales.

P. ?Se ha visto el efecto relativista en otros pulsares?

R. Desde entonces se han descubierto unos 50 m¨¢s, pero lo curioso es que el primero, el nuestro, sigue siendo el mejor para hacer mediciones relativistas. Hace falta mucho tiempo de observaci¨®n para acumular los datos necesarios para detectar el efecto relativista y los pulsares que se han descubierto recientemente, probablemente no tienen a¨²n suficientes mediciones tan precisas.

P. ?Hay otros objetos o fen¨®menos que generan esas ondas?

R. S¨ª, pero en la mayor¨ªa de los casos la cantidad de energ¨ªa perdida en forma de ondas gravitacionales es demasiado peque?a para medirla. En el caso de ese sistema binario es medible porque el pulsar es como un reloj extremadamente preciso.

P. La detecci¨®n de ondas gravitacionales que hicieron ustedes fue indirecta y hasta ahora no se ha logrado hacerlo directamente. ?Tan dif¨ªcil es?

R. S¨ª. La cantidad de energ¨ªa que se transforma, por la aceleraci¨®n de la masa, en ondas gravitacionales es muy peque?a y tambi¨¦n lo es la sensibilidad de los sistemas que puedan sentirla directamente. Pero nosotros no necesitamos un receptor de ondas gravitacionales porque medimos el efecto en el emisor directamente. Y seguimos estudi¨¢ndolo: hace dos a?os hicimos las ¨²ltimas observaciones y las repetiremos dentro de otros dos.

P. ?Si una onda gravitacional pasase, por ejemplo, por un palo, se alargar¨ªa y se encoger¨ªa?

R. S¨ª y tambi¨¦n en la otra direcci¨®n (se ensanchar¨ªa y adelgazar¨ªa), pero muy, muy, muy poco. Habr¨ªa que hacer mediciones muy precisas para notarlo.

P. ?Cree que el detector Ligo que est¨¢ poni¨¦ndose a punto en EE UU lograr¨¢ detectar ondas gravitacionales directamente?

R. S¨ª. Espero que en los pr¨®ximos a?os tenga ¨¦xito. La mayor parte del proyecto de ingenier¨ªa, los t¨²neles de cuatro kil¨®metros de longitud, est¨¢n terminados; el sistema de vac¨ªo funciona; se han hecho algunas observaciones cient¨ªficas de prueba y se est¨¢n desarrollando detectores m¨¢s sensibles.

P. ?Qu¨¦ tipo de informaci¨®n pueden proporcionar las ondas gravitacionales a los cient¨ªficos?

R. Probablemente relacionada con agujeros negros o con estrellas de neutrones. Sabemos que en los pulsares binarios, dentro de mucho tiempo, los dos objetos estar¨¢n tan juntos que se fundir¨¢n en uno y ese momento habr¨¢ una gran explosi¨®n de ondas gravitacionales. Ligo deber¨ªa ser capazde detectar un fen¨®meno as¨ª. Ser¨¢ muy importante. Siempre que hay dos o m¨¢s objetos muy masivos cerca uno del otro, se crean ondas gravitacionales; pares de agujeros negros o de estrellas de neutrones son buenos candidatos.

P. ?Ser¨¢ la astronom¨ªa de ondas gravitacionales una nueva ventana abierta al universo, para verlo de otra manera, como lo fue mirar el cielo en longitudes de onda diferentes de la visible?

R. Sin duda. Una cosa que siempre es emocionante cuando te dedicas a la ciencia en la frontera es que no sabes de antemano lo que vas a encontrar.

P. ?Puede imaginar c¨®mo ser¨¢ ese universo? ?Ser¨¢ muy ruidoso o muy tranquilo?

R. Probablemente ruidoso. Hay muchos sistemas binarios en nuestra galaxia, y en otras... y todos emiten ondas gravitacionales.

P. ?Habr¨¢ emisiones procedentes de todas las direcciones? ?C¨®mo podr¨¢n identificar las que vienen de cada punto?

R. No ser¨¢ f¨¢cil. Y algunas proceder¨¢n de estadios muy primitivos del universo, cuando era mucho m¨¢s denso y m¨¢s peque?o, lo que podr¨ªa producir un fondo de radiaci¨®n gravitacional que ser¨ªa detectable hoy en d¨ªa.

P. ?Por qu¨¦ del universo primitivo?

R. Por la aceleraci¨®n de masas en aquel tiempo, al principio del Big Bang, cuando estaban empezando a formarse las galaxias y las estrellas.

P. ?Cu¨¢les son los retos ahora para la nueva generaci¨®n de astrof¨ªsicos? ?Qu¨¦ horizontes han cambiado desde que usted empez¨®?

R. Uno de los grandes cambios durante mi vida profesional es que la cosmolog¨ªa era entonces algo muy te¨®rico y en gran medida especulativo y se ha convertido en un campo en que se hacen experimentos de alta precisi¨®n. Cuando yo acab¨¦ la universidad un profesor te aconsejaba que no te dedicases a la cosmolog¨ªa, que no malgastases el tiempo. Esto ha cambiado completamente. Ahora conocemos con precisi¨®n la edad del universo... En cuanto a los retos actuales, nos gustar¨ªa, por ejemplo, saber qu¨¦ es la energ¨ªa oscura y qu¨¦ relaci¨®n tiene con otras cuestiones de la f¨ªsica fundamental; queremos saber si el modelo est¨¢ndar de f¨ªsica de part¨ªculas es la historia completa... porque parece que no, que faltan piezas. Adem¨¢s, hay nuevas instalaciones experimentales muy interesantes, como Ligo y el futuro gran acelerador de part¨ªculas LHC.