Introducción a LIGO y a las ondas gravitacionales

El potencial de las ondas gravitacionales


Las ondas gravitacionales marcarán el inicio de una nueva era en astronomía.  La mayor parte de la astronomía en el pasado se ha basado en distintas formas de radiación electromagnética (luz visible, ondas de radio, rayos X, etc.), pero las ondas electromagnéticas se reflejan y son absorbidas muy fácilmente por la materia existente entre la fuente y nosotros.  Incluso la luz que se observa proveniente del firmamento normalmente ha sido transformada en su viaje hasta nosotros.  Por ejemplo, cuando la luz atraviesa nubes de gas o la atmósfera de la Tierra, algunos de sus componentes son absorbidos y no pueden ser observados.

Las ondas gravitacionales transformarán la astronomía porque el universo es casi transparente a ellas: la materia y los campos gravitacionales ni absorben ni reflejan las ondas gravitacionales de forma significativa.  Los humanos seremos capaces de observar objetos astrofísicos que de otro modo habrían permanecido ocultos, así como los mecanismos internos de fenómenos que no producen luz.   Por ejemplo, si las ondas gravitacionales estocásticas realmente provienen de los primeros instantes después del Big Bang, entonces no solamente observaremos el universo hasta instantes mucho más remotos que los conocidos hasta ahora, sino que estaremos viendo esas señales exactamente como eran en el momento en el que fueron originalmente producidas.

La física que dio lugar a la creación de las ondas gravitacionales está codificada en la misma onda.  Para extraer esa información, los detectores de ondas gravitacionales operarán del mismo modo que una antena de radio - exactamente igual que las antenas extraen la música codificada en las ondas de radio que reciben, LIGO recibirá ondas gravitacionales que, al ser descodificadas, permitirán extraer información acerca de su origen físico.  En este sentido, LIGO realmente es un observatorio, incluso aunque no albergue un telescopio tradicional.  Sin embargo, el análisis de datos que se requiere para buscar ondas gravitacionales es mucho más minucioso que el que se asocia a los telescopios ópticos tradicionales, así que, probablemente, la detección de ondas gravitacionales en tiempo real no será posible.   Por ello, LIGO crea un registro de los datos del detector.  Esto supone una ventaja cuando se coopera con observatorios tradicionales, porque LIGO tiene una 'tecla de rebobinado' que los telescopios no poseen.  Si se piensa en una supernova que sólo se observa después del comienzo de la explosion, los investigadores de LIGO pueden recuperar los datos pasados y buscar ondas gravitacionales en los instantes próximos al tiempo de comienzo de la supernova.

La astronomía de ondas gravitacionales ayudará a explorar algunas de las grandes cuestiones de la física: ¿Cómo se forman los agujeros negros?  ¿Es la relatividad general la descripción correcta de la gravedad?  ¿Cómo se comporta la materia bajo las condiciones extremas de temperatura y presión de las estrellas de neutrones y las supernovas?