Biograf¨ªa ¨ªntima de la primera onda gravitacional

La historia de la primera onda gravitacional detectada por un experimento humano es casi tan antigua como el Universo. As¨ª lo indica un estudio publicado hoy que reconstruye hasta su origen m¨¢s remoto la se?al captada en septiembre de 2015 por el Observatorio de Interferometr¨ªa L¨¢ser de Ondas Gravitacionales (LIGO), uno de los descubrimientos m¨¢s importantes de esta d¨¦cada.

Hace un siglo, Albert Einstein predijo que, de acuerdo con la teor¨ªa de la relatividad, los fen¨®menos m¨¢s violentos del cosmos deber¨ªan producir intensos estallidos de energ¨ªa que viajar¨ªa a la velocidad de la luz en forma de ondas gravitatorias. Estas ondulaciones curvan el espacio y el tiempo a su paso y se expanden en todas direcciones durante miles de millones de a?os. Pero detectarlas en la Tierra era imposible. El origen de estos fen¨®menos est¨¢ tan lejos y sus se?ales atraviesan tanto espacio que al llegar al Sistema Solar son imperceptibles incluso con la tecnolog¨ªa m¨¢s avanzada, pens¨® el genio alem¨¢n.

Ahora sabemos que se equivoc¨® en el detalle y acert¨®, como siempre, en lo importante. La primera se?al de ondas gravitatorias se capt¨® en septiembre de 2015 y fue anunciada en febrero. La produjo la fusi¨®n de dos agujeros negros, cada uno unas 30 veces con m¨¢s masa que el Sol, y sucedi¨® hace unos 1.300 millones de a?os, cuando todos los terr¨ªcolas eran microbios incapaces de entender qu¨¦ estaba pasando.

El nuevo estudio, publicado hoy en Nature, aclara c¨®mo se formaron esos dos agujeros negros. El trabajo lo firman cuatro cient¨ªficos expertos en cosmolog¨ªa y relatividad computacional de la Universidad de Chicago y el Instituto de Tecnolog¨ªa de Rochester, ambos en EE UU, y la Universidad de Varsovia, en Polonia. Han creado un modelo inform¨¢tico que reconstruye la historia del universo y permite estimar qu¨¦ tipo de cuerpos celestes podr¨ªan producir una se?al como la detectada por LIGO. Para esto han necesitado usar Atlas, el mayor superordenador dedicado al estudio de ondas gravitacionales del mundo, y adem¨¢s algo de tiempo de computaci¨®n de miles de PCs de ciudadanos interesados por la ciencia a trav¨¦s del proyecto Universe@home.

Ahora sabemos que Einstein se equivoc¨® en el detalle y acert¨®, como siempre, en lo importante

Los resultados muestran que, para viajar hasta la semilla de la primera onda gravitacional, hay que remontarse a unos 2.000 millones de a?os despu¨¦s del Big Bang. En aquel universo adolescente se formaron dos estrellas que ten¨ªan cada una al menos 40 veces m¨¢s masa que el Sol y que estaban peligrosamente juntas. Es lo que los astr¨®nomos llaman un sistema binario, dos astros que orbitan el uno en torno al otro y que, con cada vuelta, recortan un poco la distancia que los separa.

Las dos estrellas estaban entre las m¨¢s brillantes y grandes de todo el Universo, seg¨²n J. J. Eldridge, f¨ªsico de la Universidad de Auckland (Nueva Zelanda). El cient¨ªfico razona que, si los c¨¢lculos del estudio son correctos, estos dos astros contribuyeron a que el Universo saliese de la llamada Edad oscura, un paso fundamental en la l¨ªnea de eventos que lleva hasta nosotros pues, de no haberse superado esta etapa no habr¨ªa estrellas, galaxias ni vida.

Cuatro millones de a?os despu¨¦s de su nacimiento, un instante en t¨¦rminos cosmol¨®gicos, a una de las dos estrellas se le agot¨® el combustible. Su enorme n¨²cleo se derrumb¨® sobre s¨ª mismo creando un punto matem¨¢tico de volumen cero y densidad infinita. Nada, ni siquiera la luz de su estrella compa?era ni cualquier otra en todo el Universo era capaz de escapar a su atracci¨®n si se acercaba demasiado. Era un agujero negro de unas 30 masas solares. Pasado otro mill¨®n de a?os, su estrella compa?era sufri¨® id¨¦ntica metamorfosis.

Ambos monstruos estaban separados por unos 34 millones de kil¨®metros, bastante menos distancia que un viaje espacial de la Tierra a Marte. Seg¨²n los c¨¢lculos del estudio, la atracci¨®n gravitatoria entre ambos fue royendo cent¨ªmetros a esa separaci¨®n hasta que, 10.000 millones de a?os despu¨¦s, acabaron fundi¨¦ndose en un violento abrazo. La uni¨®n form¨® un gran agujero negro y liber¨® en fracciones de segundo toda la energ¨ªa que cabr¨ªa en tres estrellas como el Sol. Si alguien hubiese estado cerca, hubiera vivido una letal tormenta donde el espacio se estir¨® y se contrajo como un chicle y el tiempo oscil¨® de forma ca¨®tica entre el pasado y el futuro.

Las ondas gravitacionales producidas por esta fusi¨®n siguieron avanzando hasta que, ya reducidas a una vibraci¨®n menor que la mil¨¦sima parte del di¨¢metro de un prot¨®n, pasados 1.300 millones de a?os, fueron captadas por los haces de luz l¨¢ser del experimento LIGO, instalados en Luisiana y Washington, con un peque?¨ªsimo retardo que permiti¨® determinar la regi¨®n del universo desde la que llegaban. La noticia caus¨® una enorme expectaci¨®n que alcanz¨® las portadas de los mejores peri¨®dicos del mundo. Einstein era reivindicado una vez m¨¢s, justo 100 a?os despu¨¦s de su predicci¨®n, y se abr¨ªa una nueva era para la exploraci¨®n y comprensi¨®n del cosmos. Si no es la mejor historia jam¨¢s contada, por lo menos es una de las m¨¢s largas: 11.700 millones de a?os de principio a fin.