Desde que Albert Einstein formuló la teoría de la relatividad general en 1915, ondas gravitacionales están en el punto de mira de la comunidad científica: las ondulaciones en el espacio-tiempo que predice la teoría representan un verdadero enigma. Sin embargo, la observación directa de estas ondas por parte del Observatorio de Ondas Gravitacionales de Interferometría Láser (LIGO) en 2015 constituyó un hito importante en la astrofísica, abriendo una nueva era para el estudio y conocimiento del universo.
Desde entonces, los avances en las técnicas de detección han dado lugar a varios estudios científicos encaminados a capturar estas ondas y utilizarlas para comprender un poco mejor las dinámicas escondidas en el cosmos. El más reciente es asignación Lisa (Antena Espacial de Interferómetro Láser) de la Agencia Espacial Europea (ESA), que pretende llevar la detección de ondas gravitacionales al espaciorevolucionando aún más nuestro conocimiento de estos eventos.
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ONDAS GRAVITACIONALES
Pero ¿qué son exactamente las ondas gravitacionales? Para entenderlos, debemos imaginar el Tiempo espacial como una “tela” que se extiende por todo el universo. Según la teoría de la relatividad de Einstein, los objetos más masivos, como planetas, estrellas o agujeros negros, pueden doblar este tejido, creando lo que percibimos como la gravedad.
Cuando estos objetos masivos sufren cambios rápidos de movimiento o se aceleran repentinamente, generan ondas en los tejidos del cuerpo. Tiempo espacialcomo una piedra arrojada a un río.
Son precisamente estas ondas –o fluctuaciones– las que llamamos ondas gravitacionales y propagarse por el universo a la velocidad de la luz. Sin embargo, estos son eventos extremadamente débiles y difíciles de detectar directamente, porque su efecto es muy sutil. Un objeto masivo que genera ondas gravitacionales en el espacio siempre producirá pequeñas fluctuaciones en comparación con la enormidad del universo, por eso son necesarias instrumentos increíblemente sensibles para detectarlos.
Gráfico que representa la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo.
Tú interferómetros láser, como el Observatorio de Ondas Gravitacionales de Interferometría Láser (LIGO), son un ejemplo de tales instrumentos. Funcionan midiendo cambios muy pequeños en la distancia entre dos puntos distintos. utilizando haces de luz. Al atravesar la Tierra, las ondas gravitacionales distorsionan la Tiempo espacialmodificando ligeramente la longitud de las agujas del interferómetro, indicando así la presencia de dicha onda gravitacional.
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LA MISIÓN DE LISA
Sin embargo, hay novedades en cuanto a la detección de estas ondas. Recientemente, la Agencia Espacial Europea (ESA) aprobó el primera experiencia para medir ondas gravitacionales desde el espacio. Es el misión LISA (Antena espacial para interferómetro láser) y utilizará la precisión del radio láser, que viajará 2,5 millones de kilómetros a través del sistema solar en busca de grandes ondas indetectables desde la Tierra. Los expertos estiman que podría haber enormes ondas dispersas en el espacio, provocadas, por ejemplo, por fusión de agujeros negros supermasivos.
Esta misión está compuesta por tres naves espaciales idénticascada uno de ellos contiene un cubo de oro y platino, que flotará en una formación triangular equilátera en la órbita del Sol, utilizando una serie de láseresMide continuamente, con gran precisión, la distancia entre los cubos de cada barco. Cuando las ondas gravitacionales pasan entre ellos, estiran y contraen el espacio-tiempo en la escala de picómetros, que será detectado por la misión. Esto permitirá a LISA detectar fenómenos. más grande y más lejos que los detectados por observatorios terrestres como LIGO.
Si todo va según lo previsto, se estima que LISA comenzará la construcción en 2025cuyo lanzamiento está previsto para 2035. Los expertos esperan que LISA no sólo detecte explosiones de agujeros negros, sino también nuevos fenómenos como la colisión de una espiral de enanas blancas o la propia radiación de fondo generada en los primeros días del universo.
Reproducción artística de una nave espacial de la misión LISA. Tres de estos satélites formarán un triángulo en la órbita del Sol.
¿POR QUÉ NOS INTERESA ESTO?
Quizás se pregunte cuál es el sentido de medir estos fenómenos. Bueno, medir ondas gravitacionales es de gran interés, porque permite, por ejemplo, abre una nueva ventana al universo, gracias al cual será posible observar eventos cósmicos extremos que no emiten luz y que de otro modo nunca serían detectables. Además, las ondas gravitacionales proporcionan información que complementa otros tipos de observaciones, como rayos X u ondas de radio. Combinando datos de diferentes fuentes, podemos obtener una imagen más completa y detallada de los objetos del universo.
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Por otro lado, las ondas gravitacionales también nos ofrecen la posibilidad de estudiar física fundamental en condiciones extremas, como el área alrededor de los agujeros negros y las estrellas de neutrones. Esta información potencial puede extenderse a comienzo de la historia del universoincluido el período de formación de estructuras a gran escala, e incluso podría ayudarnos a comprender mejor la naturaleza de la energía oscura, uno de los componentes misteriosos que constituye el mayor porcentaje del universo.
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