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A finales del siglo XVII, Sir IsaacNewton, ampliando las ideas de Galileo, propuso que las perturbaciones gravitacionales viajaban más rápido que cualquier otra señal en el cosmos. En 1915, Albert Einstein cuestionó esta visión con su Teoría General de la Relatividad, afirmando que ninguna información puede viajar más rápido que la luz, incluidas las ondas gravitacionales.
El significado de las ondas gravitacionales:
El 14 de septiembre de 2015, las primeras ondas gravitacionales medidas directamente llegaron a la Tierra simultáneamente con la luz procedente de la fusión de dos agujeros negros a unos 1.300 millones de años luz de distancia. Esta observación, captada por LIGO en EE. UU. y Virgo en Europa, y corroborada por aproximadamente 70 telescopios terrestres y espaciales, validó la predicción de Einstein e inauguró una nueva rama de la astronomía.
Los dos sitios de LIGO (Livingston, Luisiana y Hanford, Washington) tienen forma de “L” en el suelo, con brazos de 2½ millas que albergan láseres, divisores de haz, espejos y detectores. Un rayo láser se divide, se envía hacia abajo por cada brazo, se refleja y se recombina. Una onda gravitacional que pasa estira un brazo mientras aprieta el otro, creando una diferencia mínima en los tiempos de retorno de los dos haces. Esta señal diferencial es la que registra el fotodetector.
Las detecciones simultáneas en ambos sitios, aunque con un ligero retraso, brindan a los astrónomos dos puntos de datos espacialmente separados. Al triangular estas señales, los científicos pueden identificar la posición de la fuente en el cielo y medir la forma de onda con exquisito detalle.
La relatividad de Einstein muestra que los cambios en un campo gravitacional se propagan a la velocidad de la luz, de forma muy parecida a las ondas de un estanque. Cuando dos cuerpos masivos (como los agujeros negros) se fusionan, su movimiento excita el propio espacio-tiempo, produciendo oscilaciones que transportan energía en forma de ondas gravitacionales. A diferencia de la luz, estas ondas pueden viajar a través de la materia prácticamente sin obstáculos, revelando información sobre los acontecimientos más violentos del universo.
Desde 2015, se han registrado al menos cuatro fusiones binarias de agujeros negros, cada una de las cuales permite observaciones simultáneas de señales gravitacionales y electromagnéticas. Cuando tres o más observatorios detectan una señal, los astrónomos pueden (1) localizar el evento con alta precisión y (2) probar la forma de onda contra las predicciones de la relatividad general. Aunque las ondas sólo inducen distorsiones minúsculas en el espacio-tiempo, la sensibilidad de los detectores permite medirlas con una precisión sin precedentes.
Las detecciones de 2015 ocurrieron justo antes del centenario de la presentación de la relatividad general por parte de Einstein en la Real Academia de Ciencias de Prusia. A medida que la astronomía de ondas gravitacionales madure, promete desbloquear nueva física, desafiar las teorías existentes y tal vez estimular innovaciones análogas a las que surgen del descubrimiento de nuevas bandas de frecuencia electromagnética:rayos X, ondas de radio y más.
