Una nueva astronom¨ªa ha nacido hoy

La celebraci¨®n del centenario de la gran obra de Einstein parece no tener fin. Como colof¨®n a la fiesta, la colaboraci¨®n LIGO acaba de anunciar una detecci¨®n directa de ondas gravitacionales. Es la ¨²ltima de las predicciones cl¨¢sicas de la teor¨ªa general de la relatividad, que proporciona nuestra descripci¨®n m¨¢s fundamental de la naturaleza del espacio y el tiempo.

Hace cien a?os, Einstein interpret¨® el fen¨®meno de la gravitaci¨®n, la m¨¢s evidente de las fuerzas de la naturaleza, como el resultado de la deformaci¨®n del tejido del espacio y el tiempo. En esta visi¨®n, el espacio y el tiempo no son escenarios pasivos del movimiento de la materia, sino que se ven afectados por la cantidad y tipo de energ¨ªa que contiene. En un sentido metaf¨®rico, podemos decir que el espacio tiene propiedades el¨¢sticas. Cuando hay mucha energ¨ªa concentrada en una peque?a regi¨®n, el espacio colapsa sin remedio en el interior de una regi¨®n que desde fuera se ve como un agujero negro. Por el contrario, si el propio vac¨ªo tiene energ¨ªa (la famosa ¡°energ¨ªa oscura¡±), el espacio responde dilat¨¢ndose como un bizcocho, justamente lo que vemos en nuestro universo a las distancias m¨¢s grandes que hemos podido medir.

Pero esta elasticidad din¨¢mica del espacio sugiere que una fuente de energ¨ªa que var¨ªa violentamente en el tiempo deber¨ªa producir ondas de curvatura, perturbaciones que se propagar¨ªan comoolas en la superficie del agua: las ondas gravitacionales. ?Cu¨¢l es el problema entonces? ?Por qu¨¦ no las hemos visto antes? La raz¨®n es la extrema debilidad de la fuerza gravitacional. Cada vez que damos un salto le ganamos la partida a todo el planeta Tierra, que tira de nosotros hacia abajo. As¨ª que producir ondas gravitacionales requiere energ¨ªas descomunales, y detectarlas precisa tecnolog¨ªa extraordinariamente fina.

Cuando hay mucha energ¨ªa concentrada en una peque?a regi¨®n, el espacio colapsa sin remedio en el interior de una regi¨®n que desde fuera se ve como un agujero negro"

Lo que LIGO afirma haber detectado es una colisi¨®n de dos agujeros negros con una masa de treinta soles cada uno, con un tama?o de poco m¨¢s de un centenar de kil¨®metros, orbitando casi a la velocidad de la luz en una espiral de colisi¨®n espectacular que resulta en un agujero negro m¨¢s grande. El chorro final de ondas gravitacionales tiene una energ¨ªa equivalente a la masa de tres soles,concentrada en unos milisegundos, m¨¢s kilovatios que todas las estrellas juntas. La deformaci¨®n del espacio-tiempo nos lleg¨® el 14 de septiembre despu¨¦s de un viaje de 1.300 millones de a?os, y la amplitud de la onda en la escala del detector LIGO es de una mil¨¦sima del tama?o de un prot¨®n. Es sorprendente que la naturaleza produzca semejantes extremos, pero m¨¢s aun lo es que la especie humana haya sido capaz de alcanzar este conocimiento mediante una empresa hist¨®rica de m¨¢s de dos milenios de pensamiento racional.

Para ser justos, hay que decir que pocos f¨ªsicos dudaban de la existencia de las ondas gravitacionales. En realidad, ya se hab¨ªan ¡°visto¡± de manera indirecta hace m¨¢s de dos d¨¦cadas, cuando Hulse y Taylor recibieron el premio Nobel de f¨ªsica en 1993, precisamente por el descubrimiento de estrellas de neutrones binarias, una de las cuales emite pulsos electromagn¨¦ticos, regulares como un faro interestelar. Esto les permiti¨® calcular con mucha precisi¨®n la p¨¦rdida paulatina de energ¨ªa, que concordaba perfectamente con la que corresponder¨ªa a la emisi¨®n de ondas gravitacionales.

Para ser justos, hay que decir que pocos f¨ªsicos dudaban de la existencia de las ondas gravitacionales. En realidad, ya se hab¨ªan 'visto' de manera indirecta hace m¨¢s de dos d¨¦cadas"

El verdadero hito hist¨®rico del descubrimiento de LIGO es la apertura de una nueva ventana para estudiar el universo. Toda una nueva astronom¨ªa ha nacido hoy, que seguramente transformar¨¢ nuestra visi¨®n del cosmos durante las pr¨®ximas d¨¦cadas. Ya no podemos dudar de la existencia de los agujeros negros, podremos estudiar con detalle fen¨®menos violentos como las colisiones de estrellas de neutrones, agujeros negros, supernovas, estallidos de rayos gamma y, cuando el detector se pueda construir en el espacio (el proyecto LISA), tal vez podamos detectar las colisiones de los monstruosos agujeros negros que se alojan en los centros de las galaxias. A la larga, puede que el mismo Big Bang se vea en una nueva perspectiva, si somos capaces de ¡°o¨ªrlo¡± en ondas gravitacionales. Mientras tanto, solo podemos alegrarnos de vivir en una ¨¦poca en la que la especie humana sigue explorando la naturaleza con la misma emoci¨®n que los navegantes que se adentraban en un oc¨¦ano desconocido.

Investigador del Instituto de F¨ªsica Te¨®rica IFT UAM-CSIC