“La ciencia es brutal”. Es la frase que tenía todo el rato en mi cabeza durante la conferencia de prensa de ayer sobre el anuncio de la detección de la fuente de ondas gravitacionales ocurrida en Agosto del presente año. Pero ¿qué hace a este descubrimiento ser tan extraordinario como para que se organice una rueda de prensa y toda la comunidad científica y buena parte de la sociedad civil esté pendiente de ella? Vamos a intentar resumir algunas de las más importantes características y consecuencias de este descubrimiento respondiendo a tres preguntas básicas: ¿qué son las ondas gravitacionales?, ¿qué hemos descubierto esta vez sobre ellas? y ¿qué implicaciones tiene este descubrimiento? Vamos allá:
¿Qué son las ondas gravitacionales?
Las ondas gravitacionales son, literalmente, eso: olas que se propagan a la velocidad de la luz y que estiran y encogen el espacio a su paso. Sí, como lo leéis, esto básicamente implica que las distancias cambian al paso de estas ondas. La distancia entre dos personas, por ejemplo, fluctúa al paso de una onda gravitacional. Pero, ¿cuánto se modifica la distancia? ¿lo podemos percibir? Pues depende de cómo. A simple vista parece un poco difícil ya que estas variaciones en la distancia equivalen a un cambio de una milésima de milímetro en la distancia entre la Tierra y el Sol. Sin embargo, las instalaciones LIGO y VIRGO, permiten obtener este tipo de precisiones en la medida de las distancias mediante un interesantísimo experimento que consiste en lanzar dos haces de luz de forma simultánea durante un recorrido de 4 km en direcciones perpendiculares (en forma de “L”) y hacerlos coincidir de nuevo para ver si uno ha recorrido una distancia mayor que el otro. En este vídeo podéis ver cómo funciona (subtitulado en español):
La primera confirmación de la detección de ondas gravitacionales la tuvimos en 2016 y supuso la confirmación (otra más) de la teoría de la relatividad de Einstein. Einstein, cien años atrás, predijo que dos objetos muy masivos orbitando muy cerca el uno del otro y finalmente colapsando y uniéndose para formar uno solo deberían liberar energía en forma de lo que podríamos denominar una “onda expansiva” viajando a la velocidad de la luz. El descubrimiento de las ondas gravitacionales ha valido el Premio Nobel de Física 2017 a los científicos Kip S. Thorne, Rainer Weiss y Barry C. Barish.
¿Qué hemos descubierto ahora?
En los primeros 4 casos que se han detectado desde el año pasado, el origen de estas ondas gravitacionales era la colisión de dos agujeros negros (objetos de masas varias decenas de veces la masa del Sol pero compactos en unos pocos kilómetros de diámetro). Además, el descubrimiento solo había sido posible con las dos instalaciones LIGO situadas en Estados Unidos. Esto implicaba que no podíamos conocer con exactitud la localización en el cielo donde se había producido esta colisión.
Lo interesante de este último hallazgo es que a LIGO se le ha unido la nueva instalación VIRGO, situada en Italia, permitiendo así constreñir mucho más la localización de la fuente de estas ondas gravitacionales. Así, tras la detección de la señal con LIGO/VIRGO, los responsables del proyecto pidieron a todos los observatorios astronómicos del mundo apuntar sus telescopio a la zona del cielo desde donde se había recibido la señal. Un total de 7 telescopios del Observatorio Europeo Austral (ESO, en Chile) junto con instrumentación de otras partes del mundo detectaron en la galaxia NGC 4993 un punto brillante que no existía anteriormente a la detección de LIGO/VIRGO (ver la imagen). Esto significa la primera detección de una fuente de ondas gravitacionales en luz visible. El hecho de poder ver (literalmente) el estallido nos ha permitido estudiar diferentes aspectos de ese “punto brillante” usando diferentes instrumentos astronómicos (por ejemplo, se han empleado hasta 14 instrumentos de la ESO para ello). La conclusión es que, en este caso, el origen de las ondas gravitacionales no son dos agujeros negros sino dos estrellas de neutrones, con masas ligeramente superiores a la del Sol pero compactas en tan solo 20 km de diámetro (!!) que colisionaron hace unos 130 millones de años y cuyos efectos han alcanzado ahora la posición de la Tierra. ¿Os imagináis meter dos soles en una esfera del tamaño de la Isla de Pascua? Las consecuencias de esta gran colisión (denominada kilonova), además de la generación de ondas gravitacionales, es lo que se está investigando ahora gracias a la detección de la fuente con instrumentación que analiza la luz en varias longitudes de onda. Veamos algunos de los hallazgos que han permitido estas observaciones:
¿Qué implicaciones tiene este descubrimiento?
El principal resultado de las observaciones realizadas desde tierra es la detección de elementos pesados; esto es, de elementos químicos más pesados que el hierro; por ejemplo, el oro. El hierro, es el material más pesado que se forma en el interior de las estrellas, de modo que el origen del resto de elementos más pesados que él, aunque se sabía que tenían que provenir de colisiones de objetos masivos, no se tenía evidencia observacional de ello. En la tabla periódica que podéis ver abajo, se encuentran destacados los procesos que generan cada uno de los elementos químicos. El análisis de la luz proveniente de la fuente de las ondas gravitacionales indica la presencia de estos elementos pesados tras la colisión. Se han detectado, entre otros elementos, oro, cesio, platino o uranio. Es decir, por si no ha quedado clara la implicación de este descubrimiento: acabamos de determinar el origen del oro que llevamos en pulseras, anillos y collares, o el que llevan nuestros ordenadores y algunos sistemas de telecomunicaciones, motores, etc. Ese oro se originó en una colisión de dos estrellas súper compactas en algún momento de la historia y en algún lugar del Universo. Posteriormente, ese material fue parte de los ingredientes con los que se formó la Tierra.
Y para terminar…una reflexión
Después de comprender lo que este descubrimiento significa… ¿no notas un punto de goce en tu cerebro? ¿no te sientes intelectualmente mucho más rico? Este descubrimiento es ciencia en estado puro. Es estimulación cerebral en estado puro. Cuando decimos que la ciencia se basa en comprender el mundo en el que vivimos, nos referimos exactamente a esto: a entender de dónde proceden las cosas, por qué ocurren como ocurren o por qué creemos que ocurren como ocurren, a responder a las preguntas que nos formulamos como seres cognitivos que somos e intentar explicar el mundo en el que nos tocó vivir. ¿Acaso se le puede poner precio a esto? ¿Acaso los 620 millones de dólares que costó construir el proyecto LIGO (sólo tres veces la película de Avatar) no han valido ya la pena (sin contar, por supuesto, con el retorno económico del desarrollo de nueva tecnología)? Como ha dicho un compañero de trabajo (JC) en un post en Facebook a raíz de este descubrimiento: “Estimada persona que paga impuestos: aquí es donde va una minúscula parte de tu dinero. Así que gracias por hacerlo posible.”
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