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Ondas gravitacionales, decubrimiento histórico para entender el universo

Publicado por shinji_nerv el Lunes, 15 febrero 2016
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México.- La detección, por primera vez, de ondas gravitacionales de manera directa, gracias a la colaboración internacional del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferómetro Láser (LIGO, por sus siglas en inglés), es un hecho histórico y de gran importancia, aseguró Miguel Alcubierre Moya, director del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM.

unammiguelalcubierreEl experto en cálculos numéricos para hacer predicciones sobre el patrón de ondas gravitacionales generadas por eventos violentos en el Universo, en particular la colisión de agujeros negros, dijo que esto brinda, en primer lugar, una nueva confirmación de la Teoría de la Relatividad General que postuló Einstein hace cerca de 100 años.

En segundo, una vez que hemos logrado detectar las ondas gravitacionales las podremos utilizar para entender mejor algunos de los eventos más violentos del Universo.

Además, la detección confirma la existencia de los agujeros negros, pues sólo éstos pueden producir el patrón preciso de ondas que ha sido observado por LIGO. “La detección que se logró marca el inicio de una nueva astronomía de ondas gravitacionales. Es un momento muy emocionante”, precisó.

Dentro de la UNAM hay grupos que trabajan en la predicción de las señales de ondas gravitacionales en los institutos de Ciencias Nucleares, de Astronomía, de Ciencias Físicas y de Física. La detección de ondas permitirá guiar la dirección que esas investigaciones podrán tomar en el futuro próximo para enfocarse más en el estudio de los sistemas que se han logrado percibir y así entender mejor sus propiedades.

Teoría de la relatividad

Estas ondas fueron predichas por Albert Einstein en 1916, cuando postuló su Teoría de la Relatividad General; consisten en perturbaciones del espacio-tiempo que se propagan a la velocidad de la luz. Todos los objetos con masa las producen cuando se aceleran.

Viajan por el Universo de un modo similar a las ondas que se trasladan por la superficie del agua cuando una roca cae en un lago. Sin embargo, para que sean lo suficientemente intensas y puedan ser detectadas, se requiere de masas gigantescas que se muevan a muy altas velocidades, lo que sólo ocurre en eventos astrofísicos muy violentos como supernovas o colisiones de estrellas de neutrones o agujeros negros.

LIGO, construido conjuntamente por el Massachusetts Institute of Technology (MIT) y el Californa Institute of Technology (CALTECH), consta de dos detectores kilométricos: uno en Hanford, Washington y el otro en Livingston, Louisiana. Ambos trabajan al unísono para detectar las pequeñísimas variaciones en el espacio-tiempo provocadas por eventos cósmicos muy violentos, como colisiones de estrellas de neutrones, agujeros negros o supernovas.

El funcionamiento de LIGO

Aunque las ondas gravitacionales que busca LIGO se originan en eventos cósmicos muy violentos, las perturbaciones que producen en el Universo son mínimas, por lo que es difícil observarlas. Para lograrlo, es necesario medirlas a lo largo de grandes distancias y con gran precisión.

unamondasSe trata de un observatorio compuesto por dos detectores gemelos en forma de  “L”, que cuentan con interferómetros láser. Para que el observatorio funcione, un rayo láser recorre los cuatro kilómetros de longitud de cada uno de los brazos del detector, desde el vértice hasta el extremo más lejano; rebota en un espejo y recorre el mismo camino de vuelta a su origen. Los dos rayos que regresan convergen en el mismo punto y están sincronizados, de manera que se anulan mutuamente, así que el detector no los percibe.

Si una onda gravitacional alcanza al detector, ésta modifica la forma del espacio-tiempo y altera de distinta manera la longitud de cada uno de los brazos de la “L” por donde corren los láseres. Cuando esto ocurre, los rayos dejan de estar en sincronía, ya no se anulan mutuamente, así que el detector percibe la luz de los mismos.

Es importante que existan dos detectores gemelos, ubicados a una distancia razonable entre ellos, para que se pueda corroborar si ambos detectan el mismo cambio en la longitud de sus brazos. Por ello, uno de los detectores está en Washington y el otro en Louisiana.

Por su estructura y funcionamiento, LIGO no es un observatorio o una instalación astronómica convencional, sino que se compara en escala y complejidad con experimentos como los grandes aceleradores de partículas o los laboratorios nucleares.

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