En busca del sonido del universo que predijo Einstein

Hace casi un siglo, Albert Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales, una consecuencia fundamental de la relatividad que no se ha logrado confirmar desde entonces. El pr¨®ximo 2 de diciembre, la Agencia Espacial Europea (ESA) lanza la misi¨®n LISA Pathfinder con el objetivo de probar la tecnolog¨ªa necesaria para atraparlas por primera vez y, de paso, poner a prueba las teor¨ªas de Einstein como nunca se hizo antes.

La Teor¨ªa General de la Relatividad predice que la aceleraci¨®n de grandes masas en el universo libera energ¨ªa en forma de ondas que curvan el espacio-tiempo. Estas ondas mover¨ªan todos los objetos que encuentran a su paso como si fuesen boyas en el mar. Los cuerpos con mayor gravedad del universo, como dos agujeros negros que orbitan juntos hasta fusionarse, deber¨ªan generar distorsiones tan violentas que deber¨ªan poder detectarse en la Tierra. Captarlas ser¨ªa como ganar un sentido m¨¢s para percibir el cosmos m¨¢s all¨¢ de la radiaci¨®n electromagn¨¦tica (luz, infrarrojos, rayos X¡­) que domina la astronom¨ªa actual.

¡°Hasta ahora solo hemos visto el universo y ahora podremos escucharlo por primera vez gracias a las ondas gravitacionales¡±, explica Carlos Sopuerta, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC), en Barcelona. Sopuerta dirige un equipo cient¨ªfico de 10 personas que participa en la misi¨®n junto a otros grupos de Alemania, Reino Unido, Italia, Francia, Suiza y Pa¨ªses Bajos.

Poner a prueba a Einstein en este campo es un reto tecnol¨®gico. Como explica el Instituto Albert Einstein de Han¨®ver, otra de las instituciones participantes en LISA Pathfinder, si una estrella en una galaxia cercana reventase en una supernova, producir¨ªa tanta energ¨ªa como billones y billones de bombas at¨®micas. Buena parte se liberar¨ªa en forma de ondas gravitacionales, pero esa energ¨ªa se ir¨ªa debilitando como una onda expansiva y, al llegar al Sistema Solar, curvar¨ªa tan ligeramente el espacio-tiempo que la distancia del Sol a la Tierra solo cambiar¨ªa en menos del di¨¢metro de un ¨¢tomo de hidr¨®geno.

LISA Pathfinder probar¨¢ la tecnolog¨ªa necesaria para que una futura misi¨®n espacial pueda captar estas vibraciones tan sutiles. El artefacto lleva en su interior una c¨¢mara de vac¨ªo con dos cubos de oro y platino de casi dos kilos cada uno. Est¨¢n situados exactamente a 38 cent¨ªmetros uno de otro y entre ellos circula un haz de luz l¨¢ser. Si una onda gravitacional atravesase la c¨¢mara, el sistema captar¨ªa un leve cambio de la distancia relativa entre ambos.

Un mill¨®n de kil¨®metros

Hasta ahora, este tipo de radiaci¨®n solo se ha captado de forma indirecta en estrellas binarias, un trabajo con el que Rusell Hulse y Joseph Taylor ganaron el Nobel de F¨ªsica en 1993. El Big Bang, la explosi¨®n que dio origen al universo hace 13.700 millones de a?os, tambi¨¦n habr¨ªa generado estas ondas, aunque su detecci¨®n sigue estando en entredicho. En la actualidad, varios experimentos en Tierra intentan ser los primeros en captar este fen¨®meno. El sentido de tener adem¨¢s un observatorio espacial es que estas vibraciones tienen rangos, como la luz, y algunos de ellos son imposibles de captar en Tierra, explica Sopuerta.

La tecnolog¨ªa que probar¨¢ es la m¨¢s apropiada para captar las emisiones de agujeros negros supermasivos, gigantes gravitatorios violentos y desconocidos que se encuentran en el centro de las galaxias, incluida la nuestra. ¡°Sabemos que las galaxias colisionan varias veces a lo largo de su vida y captar estas ondas nos permitir¨ªa trazar la historia de la aparici¨®n de los agujeros negros¡±, resalta Sopuerta. Adem¨¢s, se probar¨ªan los l¨ªmites de la relatividad en los reg¨ªmenes de gravedad "m¨¢s extremos".

La misi¨®n se desarrollar¨¢ en el punto de Lagrange 1, a unos 1,5 millones de kil¨®metros de la Tierra en direcci¨®n al Sol. All¨ª la gravedad de ambos cuerpos queda neutralizada y la nave permanece en ¡°ca¨ªda libre¡±. ¡°Esto quiere decir que no hay ninguna fuerza que se aplique sobre la nave¡±, explica Damien Texier, responsable de las operaciones cient¨ªficas de LISA Pathfinder desde el centro espacial de la ESA en Villanueva de la Ca?ada, cerca de Madrid. El sistema puede detectar cambios en la distancia entre las dos pesas a nivel del pic¨®metro, equivalentes ¡°al tama?o de un ¨¢tomo peque?o¡±, resalta.

Para asegurarse de que solo se captan los efectos de las ondas gravitacionales, esta misi¨®n probar¨¢ sistemas que contrarrestan el efecto del viento solar, los rayos c¨®smicos o cualquier otra perturbaci¨®n interna o externa.

Una vez validadas en esta misi¨®n, estas tecnolog¨ªas ser¨¢n la base de eLISA, otra misi¨®n de la ESA que se lanzar¨ªa en 2034 para detectar las ondas gravitacionales. Constar¨ªa de tres naves dispuestas en tri¨¢ngulo y separadas al menos por un mill¨®n de kil¨®metros cada una.