“Tres pasiones, simples, pero abrumadoramente intensas, han gobernado mi vida: el ansia de amor, la búsqueda del conocimiento y una insoportable piedad por los sufrimientos de la humanidad. Estas tres pasiones, como grandes vendavales, me han llevado de acá para allá, por una ruta cambiante, sobre un profundo océano de angustia, hasta el borde mismo de la desesperación” — Bertrand Russell

18/2/16

Las ondas gravitacionales — Haciendo historia

O quizá se trata otra vez de la misma paradoja: que la historia que acontece delante de nuestra narices debería ser la más clara, y sin embargo es la más delicuescente” Julián Barnes, El sentido de un final 

Visualización 3D de ondas gravitacionales producidas
por dos agujeros negros orbitales. Imagen Henze, NASA
José Ma. Rodríguez   |   Cuando sucede un hecho histórico los participantes suelen decir: estamos haciendo Historia. Quieren decir que lo que están viviendo se publicará en los libros de Historia del futuro. Cuando ocurre algo semejante en ciencia no se dice que se está haciendo Ciencia, expresión que se reserva para el trabajo silencioso que miles de científicos realizan día a día, con el que se va tejiendo la red que permite de vez en cuando hallazgos como el que hoy nos ocupa, la ondas gravitacionales. La confirmación de la existencia de las ondas gravitacionales, que hemos conocido hace poco, aparecerá en los libros de Ciencia, igual que la caída del muro de Berlín aparece en los de Historia.

Esta confirmación experimental ha sido tan importante que ha eclipsado otros dos asuntos de gran relevancia científica a los que ha ido ligada: la comprobación de la existencia de los agujeros negros y la manera en que estos pueden interactuar.
¿Qué es una onda gravitacional?
La idea, como se sabe, tiene unos cien años de antigüedad, aproximadamente. Aproximadamente porque aunque este año se cumplirán cien desde la publicación del artículo de Einstein en el que desarrolla el concepto de onda gravitacional parece ser que algunos años antes de 1916 Poincarè ya se había referido a la existencia de unas ondes gravifiques.

Igual que una carga en movimiento genera una onda electromagnética, una masa en movimiento genera una onda gravitacional. Nosotros al movernos generamos ondas gravitacionales, pero son tan tenues que no tienen relevancia (algo parecido ocurre con la radiación electromagnética que emite un cuerpo humano). Forzando la semejanza con el electromagnetismo, la confirmación de la existencia de estas ondas podrías considerarse análoga al hallazgo de Hans Christian Orsted que impulsó la unificación de electricidad y magnetismo en 1821.

El lector que considere incompleto este grado de conocimiento de una onda gravitacional debe reflexionar sobre si el concepto de onda electromagnética le resulta satisfactoriamente concreto o también algo complicado. Las únicas ondas familiares e intuitivas que aceptamos son las que se producen en la superficie del agua al tirar una piedra o las que hacemos al mover una cuerda que se encuentra sujeta en el otro extremo. Es el propio concepto genérico de onda el que se nos escurre de nuestra comprensión, no específicamente el de onda gravitacional. Técnicamente es una transferencia de energía sin transferencia de materia. Una definición de onda que siempre me ha gustado es la que dio Einstein en 1939:
“Un rumor originado en Washington llega a Nueva York muy rápidamente, aun cuando ni una sola persona de las que toman parte en difundirlo haga el viaje para ese fin. Tenemos aquí dos movimientos diferentes: el rumor que va de Washington a Nueva York y el de las personas que lo difunden, las cuales hacen solo movimientos alrededor de su posición de equilibrio, movimientos de vaivén, es decir, pequeñas oscilaciones”.
Es curioso cómo los científicos afinan su sentido de la metáfora cuando se trata de explicar conceptos demasiado abstractos. En nuestro caso el rumor originado es la fusión de dos agujeros negros hace millones de años y llegó hasta los detectores LIGO en Hanford, Washington, en lugar de a Nueva York como en el ejemplo de Einstein.
¿Por qué es tan importante este descubrimiento?
Casi nadie en la comunidad científica dudaba de la existencia de las ondas gravitacionales, si bien mucha gente, como el mismo Einstein, desconfiaba de la capacidad del ser humano para crear un dispositivo tan sensible que fuera capaz de detectar estas ondas tan débiles. Incluso Einstein mandó en 1936 a la revista Physical Review un artículo en colaboración con Rosen en el que prácticamente se retractaba y dudaba de que las ondas gravitacionales realmente existieran. El artículo fue rechazado (para enfado de Einstein) porque contenía algunos errores de cálculo.

Se sabía que las ondas gravitacionales debían existir, pero, ¿esperábamos encontrarlas tan pronto? Por decirlo en el argot de la lotería, ha sido un premio muy madrugador, y a los científicos que les ha cogido en plena faena se les habrá puesto la misma sonrisa que al niño de San Idelfonso que ve el gordo en la bola que acaba de sacar.

A mi juicio, la belleza de este descubrimiento radica en que combina la intuición de un genio con la perseverancia de los científicos durante cien años, todo ello con la espectacularidad de la auténtica filigrana tecnológica que son las instalaciones del LIGO (Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales). Algún día se estudiará arquitectónicamente la belleza simétrica de instalaciones como ésta o el CERN de Suiza. Uno de los impulsores de este proyecto fue precisamente Kip Thorne, que asesoró científicamente a los creadores de la película Interstellar.
¿Y qué viene ahora?
Como todo buen descubrimiento, esto no ha sido más que cruzar un nuevo umbral, en el que tan interesante es lo que se ha alumbrado como las nuevas vías de investigación que se abren. Así funciona la ciencia, quizá ahora toque otra época de trabajo sordo hasta acercarnos a otra frontera. Lo más inmediato parece ser estudiar los distintos tipos de ondas gravitacionales e intentar detectarlas en el propio espacio en lugar de en la Tierra, mediante LISA, que sería como LIGO pero más potente y situado en el espacio. Volviendo al espacio de las metáforas, hemos descubierto un nuevo modo de mirar (o de escuchar, ya puede descargarse para el móvil el sonido de estas ondas) al Universo. Lo más prometedor de todo esto es que se han tratado de un modo experimental algunos asuntos que parecían estar acotados en el territorio de los experimentos mentales y de la Física altamente teórica, ¿qué podría ser lo próximo?
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