El nacimiento de la astronomía de ondas gravitacionales

Por Daniel Marín, el 12 febrero, 2016. Categoría(s): Astronomía • Física ✎ 117

Hoy es un día histórico para la ciencia. Hoy se ha anunciado la detección directa ondas gravitacionales, una de las principales predicciones de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein. El descubrimiento nos abre una nueva ventana a la realidad que nos permitirá estudiar los sucesos más energéticos del Universo de forma totalmente diferente. Ya somos capaces de “ver” directamente algo tan sorprendente como es la fusión de dos agujeros negros situados a millones de años luz de distancia. ¿Y cuál es el aspecto de una onda gravitacional creada por la brutal colisión de dos agujeros negros? Pues ahora, al fin, podemos confirmar que tienen el siguiente aspecto:

sas
Ondas gravitacionales de la señal GW150914 detectadas por los dos interferómetros de LIGO (LIGO).

Después de semanas de rumores, el equipo del observatorio Advanced LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ha confirmado que, efectivamente, el 14 de septiembre de 2015 los dos interferómetros del experimento detectaron la sutil deformación del espaciotiempo causada por el paso de ondas gravitacionales creadas por la colisión de dos agujeros a 1300 millones de años luz de la Tierra, uno de 36 masas solares y otro de 29. La fusión creó un nuevo agujero negro de 62 masas solares, o lo que es lo mismo, emitió nada más y nada menos que el equivalente a 3 masas solares en forma de ondas gravitacionales. Los dos instrumentos, uno situado en Livingston (Louisiana) y el otro en Hanford (Washington), detectaron la misma señal, denominada GW150914, con un intervalo de siete milisegundos de diferencia, confirmando de paso que las ondas se mueven a la velocidad de la luz, tal y como había predicho Einstein.

Un hecho que ha pasado desapercibido en las noticias de la mayoría de medios es que la señal GW150914 confirma también por primera vez la existencia de los agujeros negros. Hasta ahora las únicas pruebas directas de la existencia de estos astros era su efecto en otros objetos astronómicos como estrellas o gases, pero todas ellas eran bastante discutibles. Sin embargo, esta señal es una prueba inequívoca de que son reales, pues solo dos agujeros negros estelares son capaces de producir las ondas gravitacionales observadas.

asas
Modelo numérico de la señal GW150914. La escasa separación entre los objetos es una prueba inequívoca de que se trataba de agujeros negros (Abbott et al.).

La fusión de estos dos agujeros negros fue tan increíblemente violenta que durante un momento emitió más energía que la luz combinada de todas las estrellas del Universo juntas (!!). El patrón de las ondas detectadas concuerda casi perfectamente con los modelos teóricos. Y no es una cuestión trivial, porque en las últimas décadas habían surgido varios modelos teóricos alternativos que predecían ondas ligeramente distintas a las predichas por la Relatividad General. De hecho, la señal es tan “perfecta” que los investigadores de LIGO pensaron en un primer momento que era una “inyección”, es decir, una señal falsa introducida en el sistema para comprobar que el personal y los equipos del detector están alerta.

Como se ve en las imágenes, la longitud de onda de las ondas disminuye a medida que los agujeros se acercan, al mismo tiempo que su amplitud aumenta hasta culminar en la brutal fusión final. Midiendo la intensidad de la onda, los investigadores han determinado que el suceso se produjo a una distancia de entre 750 y 1860 millones de años luz. En cuanto a la posición, los dos detectores de LIGO no tienen la suficiente resolución espacial como para determinar de dónde procede exactamente la señal, pero se puede estimar de forma aproximada como vemos en la siguiente imagen:

Región del cielo de donde pudo venir la señal ().
Región del cielo de donde pudo venir la señal ().

Vídeo a cámara lenta reconstruyendo la fusión de los dos agujeros negros que causaron la señal GW150914:

Vídeo de la apariencia aproximada de la fusión en luz visible (los agujeros negros aparecen sin discos de acreción):

El camino hasta el anuncio de hoy ha sido largo y complejo, un auténtico homenaje al tesón y la fuerza de voluntad del ser humano. Einstein predijo la existencia de las ondas gravitacionales en 1916 dentro del marco de la Relatividad General, pero no sería hasta los años 60 cuando se crearon los primeros detectores. Fue entonces cuando Joseph Weber ideó un instrumento con masas suspendidas que debían vibrar al paso de una onda gravitacional. Lamentablemente, estos primeros instrumentos eran muy poco sensibles para detectar nada. Todo cambió en 1974 cuando Joseph Taylor y Russell Hulse detectaron de forma indirecta las primeras ondas gravitacionales emitidas por una pareja de estrellas de neutrones. “¿En 1974? Pero ¿no habíamos dicho que es ahora cuando se habían descubierto estas ondas”, puede que se pregunte más de uno. Sí, pero fíjate que hemos dicho de forma “indirecta”. El sistema binario de estrellas de neutrones PSR B1913+16 se acerca cada vez más al perder energía en forma de ondas gravitacionales y, gracias a que somos capaces de medir su periodo orbital con enorme precisión, es posible comprobar que el ritmo de acercamiento concuerda con lo predicho por la Relatividad General. O sea, una prueba indirecta. Pero lo importante es que PSR B1913+16 demostró a la comunidad científica que las ondas gravitatorias estaban ahí. Ahora había que detectarlas.

asas
Funcionamiento simplificado de LIGO (Abbott et al.).

A principios de siglo se pusieron en marcha varios detectores por todo el mundo destinados a descubrir la presencia de estas ondas, todos ellos construidos usando el principio de un interferómetro láser. El fundamento de estos instrumentos es sencillo: un haz láser se divide en dos mediante un espejo y cada uno viaja a lo largo de dos trayectorias perpendiculares de la misma longitud. Después de rebotar en un espejo al final, los dos haces vuelven a unirse en el origen y medimos si la distancia recorrida es la misma para ambos. Porque las ondas gravitacionales se caracterizan, precisamente, por distorsionar el espaciotiempo. Si una onda gravitacional pasa por el detector, este se deformará ligeramente y podremos detectar su presencia teniendo en cuenta que la longitud de los dos brazos ya no será la misma.

Ni que decir tiene, la deformación es tan minúscula que es necesario usar al menos otro detector similar para comprobar que la señal es real y no se debe al ruido del instrumento (hay que tener en cuenta que los movimientos sísmicos o el tráfico que pasa cerca del detector generan una distorsión de mayor intensidad que cualquier onda gravitacional real). Usando este diseño, en Estados Unidos se creo el experimento LIGO, el GEO600 en Alemania, el Virgo en Italia y el TAMA 300 en Japón. Desde 2002 estos detectores comenzaron a observar el Universo con nuevos ojos, pero, para sorpresa de los investigadores, no lograron descubrir nada.

Las ondas debían existir, pero estaba claro que eran más débiles de lo predicho por los modelos más optimistas. O quizás las fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros -los fenómenos más energéticos que pueden descubrir estos instrumentos- eran menos frecuentes de lo esperado. En cualquier caso, solo había dos opciones: esperar más tiempo y aumentar la sensibilidad de los instrumentos. LIGO, formado por dos detectores dotados de sendos brazos de 4 kilómetros de longitud cada uno, decidió mejorar sus instalaciones para crear Advanced LIGO -o AdvLIGO-, capaz de detectar con mayor probabilidad las ondas gravitacionales de fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones, púlsares deformados o supernovas. En 2015 Advanced LIGO comenzó sus operaciones, esperando encontrar distorsiones superiores a la millonésima parte del tamaño de un protón (!!!).

sasa
Recreación de la señal GW150914 (LIGO).

Los resultados negativos de los interferómetros terrestres tipo LIGO hicieron que muchos investigadores criticasen el gasto de esta iniciativa (1100 millones de dólares en los últimos 40 años) y comenzasen a apostar seriamente por otra técnica, denominada PTA (Pulsar Timing Array). Este método, completamente distinto e independiente de los inteferómetros terrestres, consiste en usar la señal emitida por varios púlsares -estrellas de neutrones que emiten señales de radio muy precisas al girar- como detectores de ondas gravitacionales. Sin embargo, finalmente ha sido LIGO el que se ha llevado el gato al agua, aunque si Advanced Virgo hubiera estado funcionando el día de la detección probablemente también hubiera descubierto la señal. Además de la GW150914, durante el primer mes de operaciones AdvLIGO también detectó otra señal, LVT151012, mucho más débil. Todavía no está claro si se trata de una señal real o no. La gran pregunta es, ¿se trata GW150914 de una señal poco frecuente o es algo común en el Universo? Todavía no lo sabemos. El objetivo principal de LIGO y los demás detectores es precisamente medir la frecuencia de estos sucesos tan energéticos.

Detector LIGO de Livingston (LIGO).
Detector LIGO de Livingston (LIGO).

Además de fusiones de agujeros negros, LIGO y sus hermanos deberán ser capaces de detectar en el futuro colisiones de estrellas de neutrones o sistemas binarios formados por estas estrellas. Del mismo modo que la astronomía tradicional estudia todo el espectro electromagnético mediante multitud de instrumentos distintos, los interferómetros terrestres solo son capaces de observar un “color” de las ondas gravitacionales. Para observar otras longitudes de onda necesitamos detectores distintos. El interferómetro espacial europeo eLISA podrá detectar en el futuro ondas gravitacionales de mayor longitud de onda -correspondientes, por ejemplo, a sistemas binarios de enanas blancas o fusiones de agujeros negros supermasivos-, mientras que la técnica PTA de la que hablamos más arriba podrá ser sensible a longitudes de onda aún mayores propias de las ondas gravitacionales primordiales o las emitidas por sistemas binarios supermasivos.

as
Distintos detectores para distintas longitudes de onda de ondas gravitacionales (LIGO).

Han sido muchos años de espera, muchos más de lo previsto, pero al fin, justamente un siglo después de que Einstein predijese su existencia, ahora podemos decir que son reales. Hoy ha nacido la astronomía de ondas gravitacionales.

 

PD 1: el sonido de las ondas gravitacionales

Si “traducimos” la señal GW150914 a ondas de sonido detectables por el oído humano podemos obtener un inquietante a la par que fascinante efecto:

Ahora bien, las ondas gravitacionales no son ondas de sonido. Esto puede parecer una obviedad, pero lo recalco porque en un par de medios han llevado la analogía un pelín demasiado lejos (el sonido es una onda de presión que se desplaza por el aire, mientras que las ondas gravitacionales son una distorsión del propio tejido del espaciotiempo). También se pueden transformar en sonido las emisiones de radio procedentes de púlsares, por ejemplo, o, si me apuran, cualquier tipo de señal electromagnética, pero eso no las convierte en sonido. Y, por cierto, la señal tampoco se llama chirp. Chirp significa en inglés “gorjeo” o “pío” y es el adjetivo que se le ha dado a esta señal por su curiosa traducción sonora.

PD 2: ¿ondas gravitatorias u ondas gravitacionales? 

Originalmente escribí esta entrada usando el adjetivo gravitatorio en vez de gravitacional, este último usado por el 99% de medios. La razón es simple. Siempre he pensado que “gravitacional” es un calco del inglés gravitational y, además, no me gusta. Pero, como bien apunta el maestro César Tomé, hoy en día se ha normalizado en castellano el uso del término “onda gravitatoria” para referirse a las gravity waves de la física de fluidos. No estoy de acuerdo con esta traducción -prefiero “ondas de gravedad”-, ¿pero quién soy yo para llevar la contraria? Además, si he pasado por el aro a la hora de escribir “jupíteres calientes” en vez de “júpiteres calientes” -lo odio-, puedo superar esto. Hay que adaptarse.

Referencias:

  • B.P. Abbott et al., Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger, Physics Review Letters 116, 061102, 11 febrero 2016.
  • http://www.nature.com/news/einstein-s-gravitational-waves-found-at-last-1.19361
  • http://francis.naukas.com/2016/02/11/ligo-hemos-detectado-las-ondas-gravitacionales/
  • https://dcc.ligo.org/LIGO-P1500217/public/main


117 Comentarios

  1. Brutal. Y pensar que ahora mismo mi cuerpo está siendo distorsionado a niveles ínfimamente subatómicos por estas ondas…

    Una cosa no me queda clara… esta onda que se ha detectado, bautizada como GW150914, solo fué posible detectarla durante esos 0,7 milisegundos de diferencia? Después se perdió para siempre? Si es así menuda chiripa, no?

    La otra cosa es que no entiendo es como deducen que esa colisión de agujeros negros se produjo hace 1300 millones de años luz, las masas de los agujeros negros y la masa del agujero negro resultante… como lo averiguan?

    1. Sí, el suceso es único e irrepetible. Y nadie sabe la frecuencia con la que suceden… por ahora. En cuanto a la distancia, a partir de la frecuencia de la onda se puede calcular la masa total del sistema y la de cada agujero negro. Una vez que sabemos esto, solo es cuestión de calcular a qué distancia deben estar para que lleguen a la Tierra con la amplitud detectada (eso sí, el error es muy grande).

      1. Pues el sentido común me dice que deben ser frecuentes, porque si esto pasó hace 1300 millones de años y lo hemos podido detectar en poco más de 3 meses de experimento, o son frecuentes o bien es que hemos tenido una suerte del copón que ni te cuento….

      2. A mí me ha sorprendido mucho que la fusión de dos agujeros negros dure apenas unas décimas de segundo… No me lo imaginaba tan extremadamente rápido.

        1. Eso mismo me sorprendió a mi, que un evento que involucra 62 masas solares (!) termine en decimas de segundo. IMAGINENSE ESA CANTIDAD DE MASA MOVIENDOSE A ESA IMPACTANTE VELOCIDAD!

    2. Sí que hay estadísticas sobre cuantos eventos por año se pueden detectar con la sensibilidad actual de aLIGO, por ejemplo la de este paper http://arxiv.org/abs/1003.2480 donde se concentran únicamente en pares de estrellas de neutrinos. La respuesta es 40 eventos por año, con un intervalo de error desde los 0.4 (que tampoco está mal como cota baja) hasta los 400 (tremendo)

      1. Tienes razón, por supuesto, pero eso es una simple estimación con un error brutal -de 0,4 a 400 sucesos al año no va un trecho, va un abismo (de tres órdenes de magnitud, nada más y nada menos)-. Por eso se han construido los detectores tipo LIGO precisamente: para salir de dudas.

        1. Estoy de acuerdo, la única manera de saber realmente donde se está dentro de ese intervalo es viendo las detecciones reales. La estadística ahora será errónea si por ejemplo se detectan más de 400 eventos por año (ya molaría eso) o menos de 0.4, (un desastre total).

          Pero me gustaría aclarar algo, yo no diría que con los detectores se confirma o desmiente la estadística (en este caso min 0.4 / media 40 / max 400 eventos/año), diría que los detectores (junto con la frecuencia a la que suceden los eventos astrofísicos) SON la estadística.

          Es decir, si se mejora la sensibilidad de los detectores actuales (estabilizando más si cabe los láseres, mejorando la calidad de los sistemas de suspension de los espejos….) la estadística cambiaría también (reduciendo el error y aumentando el número medio de sucesos por año), como ya sucedió con el cambio de initial LIGO a advanced LIGO. Para hacerse una idea del cambio, con initialLIGO se tenía una media de 0.02 eventos por año y 0.2 de máxima, pero no cayó la breva y hubo que apretar las tuercas un poco más para lograr la primera detección.

          Ante de que se enchufara aLIGO en septiembre, la estadística decía que tendría que haber una primera detección durante los primeros años de funcionamiento con una seguridad muy alta. Y fíjate, ni un par de días tardó!

          1. Me he patinado diciendo que se reduciría el intervalo de error. Tanto para initial LIGO como para advanced LIGO el intervalo son 3 órdenes de magnitud, y supongo que es algo que viene fijado por el conocimiento que se tiene (o tenía) de las fuentes de ondas gravitacionales (en el caso concreto del artículo que puse, de la coalescencia de binarios compactos). Lo que se hace aumentando la sensibilidad del detector es multiplicar el intervalo completo por un factor, siendo éste 2000 entre aLIGO e iLIGO.

            Tengo que echarle un ojo a los papers nuevos que han salido con la primera detección, pero al parecer la estadística va a cambiar también ya que al saber que existen pares de agujeros negros como el observado, se tiene más información de lo que hay ahí fuera y se pueden ajustar los números. O dicho de otra manera, gracias a esta nueva información el número de eventos por año dado por la estadística aumentará.

    3. Es posible, tomando en cuenta la amplitud de onda, la cual tiene un ritmo de cambio al mismo tiempo que avanza, calculando el como cambia esa amplitud de onda se puede determinar la cantidad de años que tomaron esas ondas para obtener dicha amplitud y así saber a que distancia se encuentran de su origen.

  2. Yo que no soy fisico pensaba q las ondas gravitatorias eran aquellas que hacian que un cuerpo cualquiera ‘supiese’ que estaba bajo los dominios de un campo gravitatorio, asi como la forma en la que ese mismo cuerpo llamaba a su entorno por en el lenguaje de la gravedad, es decir, emitiendo a su vez ondas gravitatorias al espacio. Ahora veo que el concepto es mas bien una forma de energia de gravedad sobrante. Se sabe a que velocidad viajan estas ondas?

    1. Aún está por comprobar a qué velocidad viajan. Einstein predijo que a la velocidad de la luz, pero hay teorías alternativas que dicen que viajaría más despacio, lo que implicaría que los gravitones tienen masa. Para saber a qué velocidad viajan deberíamos observar al mismo tiempo la radiación electromagnética emitida por el evento (por ejemplo, rayos gamma), y para eso, obviamente, necesitamos saber de qué parte del cielo vienen las ondas gravitatorias (es decir, necesitamos más detectores, para poder triangular).

      1. Creo que la velocidad a la que se desplaza la onda ha sido medida directamente por la diferencia de tiempos de paso del evento entre los dos detectores de LIGO, y coincide con la velocidad de la luz.

        1. Esto me decepciona un poco. Siempre pensé que las ondas iban a la velocidad de la luz pero que tenían la capacidad de encontrar atajos en las dimensiones ocultas del espacio-tiempo, e ir un poco más rápido.

          A diferencia de la luz, la gravedad puede acceder a muchas de las dimensiones no geométricas.

          Siempre me queda la esperanza de que esta medida tenga un margen de error elevado.

    2. A mi me pasaba lo mismo, creía que las ondas gravitatorias eran a los gravitones lo mismo que las ondas electromagnéticas a los fotones, pero no. ¿Alguien puede decirme entonces cual es la forma ondulatoria de la gravedad por el principo de dualidad onda/partícula?

    3. A mi me pasaba lo mismo, creía que las ondas gravitatorias eran a los gravitones lo mismo que las ondas electromagnéticas a los fotones, pero no. ¿Alguien puede decirme entonces cual es la forma ondulatoria de la gravedad por el principo de dualidad onda/partícula?

      1. Una onda gravitatoria es una distorsión del espaciotiempo producida por el movimiento de cuerpos muy masivos. Para su descripción no necesitas tener en cuenta la mecánica cuántica, solo la Relatividad General. “La forma ondulatoria de la gravedad” sigue siendo el mismo gravitón, que, como bien dices, es onda y partícula al mismo tiempo. De todas formas, recuerda que no tenemos una teoría cuántica de la gravedad completa.

  3. Por ahí leí que las ondas detectadas son la [resultante de la interacción] entre las ondas gravitacionales de dos grandes masas, no la onda en si de algunas de las masas.

    Si es así, ¿las ondas detectadas serán el resultado de un “batimiento de ondas”?

  4. Qué efectos/aplicaciones/usos/ventajas puede tener esto en el futuro, Daniel? Es decir, en materia de viajes espaciales esto nos puede facilitar las cosas? Lo digo porque con lo de hoy, mi mente imagina al ser humano manejando el espacio-tiempo para llegar a otras estrellas en un tiempo de minutos/horas/dias. Es esto, aun siendo muy lejano en el futuro, cierto?

    1. Aplicaciones quizá no vaya a tener, aunque eso se verá con el tiempo y el paso de las generaciones, es posible que sí las haya y no se vayan concretando hasta que tu y yo y todos los que leen esto estemos ya criando malvas…

      Lo que sí es evidente es que de entrada constituye una nueva herramienta para observar el universo. Esta vez, más que observarlo, “oirlo” y deducir lo que ocurre en base a lo que se oye. Por lo que he leido se han generado multitud de modelos que en base a la señal esperada que permiten deducir qué tipo de fenómeno es, si una fusión entre dos agujeros negros, dos estrellas orbitando entre sí, etc. Algo así como las huellas digitales, que una vez en la base de datos a posteriori se puede buscar la identidad de esa persona.

      Es flipante que seamos capaces de detectar oscilaciones a nivel de una millonésima parte del tamaño de un protón… es alucinante.

    2. Ese tipo de preguntas es lo que pone en peligro las investigacion: ¿Cual es su aplicacion? igual con el boson de Higgs, que apenas confirmada su existencia ya se preguntaba cual es su aplicacion. esas son cosas que quisas tome años, decadas y hasta siglos en invetigar totalmente… otro peligro de nuestro tiempo: “si no tiene aplicacion practica y encima si no la tiene mientras uno viva, es mejor ni empezar a hacerlo nada”.

    3. Como ya dice Daniel,

      Hoy ha nacido la astronomía de las ondas gravitacionales

      , y

      … confirma también por primera vez la existencia de los agujeros negros

      . Permite levantar mapas precisos de muchos objetos muy masivos de nuestro Universo, ya hoy (con la tecnología en pañales). Más adelante, ya veremos…

  5. Daniel cuando te refieres a que la existencia de las pruebas de la existencia de los agujeros negros eran “bastante discutibles” hasta ahora, ¿es porque sabemos de su existencia de manera indirecta?

    Cuando alguien cuestionaba su existencia, ¿qué argumentos utilizaba?

    Excelente artículo 🙂

    Saludos.

    1. Resumiendo mucho el asunto, para demostrar la existencia de un agujero negro tienes que determinar su tamaño y su masa con mucha precisión para evitar confundirlo con una estrella compacta o un sistema binario. Determinar su masa es relativamente fácil, pero su tamaño no, porque no tenemos la resolución suficiente. La señal de LIGO permite saber tanto la masa como el tamaño de los objetos, y esto solo es compatible con un agujero negro tradicional.

  6. Grandísimo post, y que bonito poder tener esta nueva ventana a nuestro Universo…que ganas de tener ya operativa eLisa…ojalá que nos descubra muchas cosas…

    Y no puedo parar de pensar en esa mente, que vivía en otra galaxia de distancia del resto de mortales, que grande Albert Einstein, sin duda un genio que rompió todos los moldes de la física de su época y de la actual…Cuanto necesita el mundo a muchos Einstein en la actualidad…ojalá pronto salga alguno parecido y que nos revolucione la tecnología espacial…

    Un s2

    PD: Que mal están los conspiranoicos, ahora leyendo foros sobre esta noticia, dicen que todo esto lo descubrió Einstein, gracias a la transferencia de conocimientos de los Aliens…al igual que con Nicola Tesla…en fin, que desperdicio de materia gris….

    1. Si es que n odeicen que directamente Tesla ya l ohabia descubierto. Es como un fenomeno social de hace año y medio para aca, de decir que todo lo invento Nikola Tesla, como que alguien leyo lo de la “energia libre” (confundiendo el termino Free Energy, energia gratuita con algun tipo misterioso de energia o metodo de generarla).

  7. Increíble, estar ante este momento histórico, la astronomía y la ciencia en general no volverán a ser las mismas y tenemos el privilegio de ser testigos de todo esto. Suele es emocionante cuando los límites del conocimiento se amplían!

  8. Pregunta de químico, pero que nada sabe o entiende de física teórica…

    ¿Cualquier cuerpo en movimiento genera ondas gravitacionales? Es decir, ¿en un futuro lejano, este descubrimiento nos puede llevar a hacer un mapa del universo en base a su masa?
    No sé si me explico. En lugar de hacer un mapa en base a lo que vemos mediante el espectro electromagnético, hacerlo en base a estas ondas, que nos dejen ver lo que la luz no nos deja. Dónde hay y cuántos agujeros negros, estrellas de neutrones, planetas, satélites…

    Es mucho soñar, pero ¿se podría llegar a conseguir?

    Gracias, Daniel, por seguir enseñándome…

    1. Es mucho, muchísimo más complicado que todo eso. Muchísimo más. No complicado en el sentido de que no se pueda entender, sino en el sentido de que para nada es el potito que venden en algunos medios.

      Estás pensando en términos de mecánica clásica, newtoniana. Ni la MC ni la RG son newtoniana. De hecho, la newtoniana es una simplificación, incluso grosera (en el sentido de zafia, tal cual) tanto de una como de otra (hablando mal y rápido: abreviando a saco por arriba o por abajo). Fíjate lo que estoy diciendo, porque la newtoniana vale para prácticamente el 99,99% de lo que hacemos a diario.

      Los modelos físicos son descripciones matemáticas del mundo que nos rodea, es decir, son literalmente ecuaciones matemáticas. “Interpretar” eso es un patinete, porque lo que haces es literalmente sacar una cosa no sólo de contexto, sino incluso de sus propias reglas internas. Es relativamente simple hacer una interpretación intuitiva de la mecánica newtoniana, porque su ámbito de acción es la escala de espacios y tiempos que nuestros sentidos pueden detectar con cierta comodidad. Es muchísimo más difícil hacerlo de la RG (no es imposible, hay un librito muy bueno del físico este ruso, Landau), y todavía más de la MC. De hecho, la MC para nosotros no tiene ni pies ni cabeza, simplemente no podemos asumir en términos de nuestra experiencia sensorial qué “es”. Como todo, ir asumiendo lo que implica pero no mucho más.

      Dicho todo lo cual, las ondas gravitatorias son ondas porque se describen con ecuaciones matemáticas de mecánica ondulatoria (o armónica), es decir, son “parientes” de las ondas acústicas, o sísmicas, o las olas del mar. Pero estas ondas son vibraciones de un medio físico, es decir, energía (usualmente cinética de las particulas) transmitiéndose a través de un medio material. Las ondas gravitatorias no son nada parecido (como no lo son las EM), la “interpretación” que se hace es que deforman el espacio-tiempo (que es un concepto matemático) de una forma similar a cómo se deforman estos medios materiales, matemáticamente hablando. Pero el espacio-tiempo es un concepto establecido por el modelo de la RG que es válido en tanto en cuanto no encontremos nada mejor (o más ajustado aún a la realidad).

      Es decir, nos metemos en epistemologías que es algo poco productivo, en general.

      Efectivamente, lo más importante de esta señal si se confirma, es que ahora no queda mucho margen para negar existencia real a los AN. Habría que subir las apuestas y las probabilidades ya juegan abrumadoramente en contra. Y es llamativo que la primera señal detectada sea algo como esto.

  9. Bueno, pues ya está meridianamente claro que éste experimento va a conseguir el premio Nobel de Física de este año a sus promotores: Kip Thorne (si, el de Interestellar) y Ronald Drever del Caltech, y a Rainer Weiss del MIT.

  10. Soy tremendamente ignorante en fisica pero hay una cosa que me ha llamado la atencion.

    La diferencia en la masa resultante, ¿es fruto del margen de error en su calculo o hubo una conversion masa energia como fruto del encuentro que se ha disipado al espacio?
    He leido algo sobre las singularidades y una de las cosa que me llamo la atencio es que si puede haber una fuga de energia y de informacion, aunque no de materia, segun creo.
    En todo caso, la discrepancia de dos masas solares me parece considerable.

    Puede alguien aclararmelo como si yo fuera alguien inteligente.

    1. Lo dice Daniel:

      “La fusión de estos dos agujeros negros fue tan increíblemente violenta que durante un momento emitió más energía que la luz combinada de todas las estrellas del Universo juntas (!!).”

      Ahí tienes tu masa perdida.

    2. Yo estoy parecido. (soy de letras. Autodidacta en estos temas)
      Leo que se han perdido 3 masas solares de energia en ondas gravitatorias
      Pero también leo que ambos agujeros negros se desplazaban al 60% y 30% de la velocidad de la luz
      Desplazándose a gran velocidad aumenta la masa. Ahora están en reposo relativo ambos agujeros respecto al otro, ya que son el mismo
      ¿Eso tendría algo que ver con la pérdida de masa?

      Aclaro: Donde digo “leo”, no me refiero sólo a este artículo

      Gracias

  11. Gracias por blog Daniel.
    Me gustaría hacer una pregunta (perdón por básica): por que esta onda es única? el episodio no genero una serie de ondas? no viene otra “atrás”? Pienso en la analogía que he visto de la piedra cayendo al agua.

    Gracias
    Saludos

      1. Clarisimo !! Muchas gracias.
        Es decir que el “tren de ondas” sigue su camino por el universo y ahora mismo lo estarán detectando en algún planeta a unos kilómetros de la tierra? Esas ondas viajan “infinitamente”?

          1. Hola..
            Es sumamente interesante el que es la primera evidencia directa de que existan agujeros negros.
            Y, las ondas, ¿Porque es que pierden intensidad?

          2. Las ondas “clásicas”, las que conocemos de toda la vida (acústicas, sísmicas, etc.) van perdiendo intensidad por dos motivos: uno, que se propagan a través de un medio físico y hay pérdidas (transferencias) de energía, porque en realidad las ondas son portadoras de energía. La segunda razón es que las ondas se propagan en el espacio, por tanto la misma cantidad de energía (asumiendo que no hubiera pérdidas incluso) tiene que ocupar un volumen mucho mayor. Eventualmente estas ondas acaban por disiparse por ambos mecanismos.

            Muchas cosas sobre las ondas EM o gravitatorias son aún especulativas. Es decir, no sabemos qué pasa e incluso dentro del modelo estándar hay varias posibilidades que no se pueden descartar aún. El mecanismo de propagación en el espacio (ocupar cada vez un volumen mayor) es el mismo que hace que el Sol tenga una intensidad bestial en Mercurio y mucho más comedida en Neptuno. Con estas ondas lo mismo (sólo la parte de pérdida de intensidad, el Sol en realidad irradia ondas EM de otra manera a cómo se producen estas ondas que se han detectado). Las pérdidas a través de otros mecanismos, si las hay, más allá de pantallas de materia (nubes de materia galácticas y cosas así), son todavía objeto de debate.

          3. Entonces LIGO tiene un limite de detección bien definido, si las ondas gravitacionales se pierden con la distancia sólo podemos observar sucesos ubicados a X años luz y el resto queda fuera de nuestro alcance empleando ese instrumento.

            Cuando se dice que con este descubrimiento conocemos en detalle el horizonte de sucesos de un agujero negro… es porque coincide con los modelos teóricos planteados o porque aporta algo nuevo que antes no se sabía?

            Me resulta muy lamentable que estas escurridizas ondas sean tan débiles y con estos experimentos sólo podemos ver los sucesos más violentos del universo, pero si se confirma los sucesos más violentos se podrá teorizar con más tranquilidad esas cosas que están fuera de los límites detectables…

            Aún me pregunto ¿que relación guarda los resultados de la detección de las ondas gravitacionales con la materia oscura?

            ¿que implicaciones tiene que una onda gravitatoria viaje a la misma velocidad que la luz?

            PD: Es abrumador dejar de ver los agujeros negros, ondas gravitacionales y horizonte de sucesos como una teoría! todo de un solo tiro!

  12. Daniel : antes que nada felicitaciones por el aporte a la divulgación científica : que pasaría con nosotros y nuestro alrededor si estuviéramos relativamente cerca de un suceso astronómico como el de arriba mencionado . que estirara y encogiera el espacio – tiempo ; no millonésimas de milímetro , sino metros o kilómetros .

  13. ¿En un futuro, en caso de poder producir de forma artificial y segura este tipo de ondas nos podría permitir viajar en el tiempo o a distancias extremadamente largas en poco tiempo?

    De verdad que es una pregunta seria, por muy “Fringe” que parezca.

  14. “Sí, claro, pero van perdiendo intensidad y cada vez costará más detectarlas” tratando de hacer una analogía . ¿ entonces esto es también válido (en el electromagnetismo) para la radiación de fondo de microondas , que durante el big bang fueron quizá rayos gamma y en estos casi 14 mil millones de años se han debilitado o mejor dicho han aumentado su longitud de onda y disminuido su frecuencia hasta quedar convertidas en microondas ?

  15. Esperaba la entrada desde que vi el bombardeo en la red.
    Éste es mi punto de partida para seguir leyendo otras publicaciones con algo de criterio.
    Daniel for president o algo…

  16. Estoy pensando que en cuanto se logre mejorar la resolución en la detección de ondas, se podrían usar como hace la geología con los terremotos, y así darnos un “mapa” del universo. O no, si no lo he entendido bien.
    Gracias por el artículo. He estado esperando volver a casa a mirar tu blog porque es del único que me fío, dado lo que la prensa y televisión hace con las noticias sobre ciencia. Cortar y pegar de lo que se dice por alguna agencia.

Deja un comentario

Por Daniel Marín, publicado el 12 febrero, 2016
Categoría(s): Astronomía • Física