Los físicos a veces se refieren a estas ondas gravitacionales como «ruidos espacio-temporales». Además de las tres dimensiones espaciales a las que estamos acostumbrados, el tiempo y el espacio también incluyen el tiempo. La teoría de la relatividad describe la gravedad en este universo bidimensional con mucha precisión. Dado que es difícil visualizar cuatro dimensiones, podemos imaginar una superficie flexible (como un trampolín) como un modelo simplificado de espacio y tiempo en tres dimensiones. Einstein afirmó que la gravedad es el resultado de la curvatura del tiempo y el espacio. Si no hay masa en la superficie que la deforme, el espacio-tiempo es plano y la esfera que rueda sobre la superficie se moverá en línea recta.
Sin embargo, si un objeto de gran masa hace que el trampolín se hunda, la bola rodante se desviará hacia el cuerpo de masa debido a la curvatura de la superficie, al igual que existe una fuerza gravitacional entre dos cuerpos de masa. Cualquier cambio en la posición de la masa provocará una onda que representa el campo gravitacional cambiante en la superficie, es decir, una onda gravitacional.
¿Cuándo se descubrieron las ondas gravitacionales?
Las ondas gravitacionales han sido detectadas de manera directa por primera vez, casi 100 años después de que Albert Einstein predijera su existencia. Él explico su teoría de la relatividad, para él la gravedad no era un fuerza o una atracción entre dos cuerpos como pensaba Newton, para él era una deformación en la tela del espacio-tiempo.
Si un objeto masivo está en esa tela del espacio-tiempo va a generar una deformación, y si un objeto pequeño se acerca a esa deformación, también será atraído hacia ella. Cuando una perturbación es generado en la tela del espacio-tiempo se forman ondas, comparadas con las que produce el agua cuando arrojas un objeto en ella, aunque es más un estiramiento y compresión.
¿Para que sirven?
Además de confirmar la teoría propuesta por Einstein hace un siglo, también se espera que las ondas gravitacionales abran una nueva ventana para observar el universo. Los eventos generados por estas ondas son uno de los eventos más dramáticos del universo, como la colisión de agujeros negros. En otras palabras, las ondas gravitacionales nos brindan información sobre grandes desastres que de otra manera serían difíciles de observar. Además, las ondas residuales de eventos que ocurrieron después del Big Bang pueden proporcionar información sobre el origen del universo. Dado que estas ondas apenas interactúan con nada, es difícil detectarlas y por tanto difícil medir su paso, pero esta es también su gran ventaja porque pueden extenderse por el universo y transmitir información sin perturbaciones. Con diferente tecnología podremos comprender mejor las supernovas y la expansión del universo, y especificar las teorías de las cuerdas cósmicas.
¿Cómo se detectan las ondas gravitacionales?
Es fácil detectar las ondas gravitacionales cuando algo gigantesco ocurre en el universo, como cuando explota una estrella o dos agujeros negros colisionan. En ese momento las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz estirando y comprimiendo todo a su paso. Esto ocurrió hace mucho cuando dos agujeros negros colisionaron y después 1.3000 millones de años, sus ondas gravitacionales fueron detectadas el 14 de septiembre de 2015.
Como explicamos antes las ondas gravitacionales generan una deformación en la tela del espacio tiempo, en una dirección se comprimen y la otra se estira, arriba y abajo colapsa mientras a los lados se expande.
Para medir este estiramiento y compresión se construyeron 2 interferómetros en lugares distintos para ver si ambos son capaces de captar la misma señal. Un interferómetro de este tipo está formado por un sistema de túneles de varios kilómetros en forma de L por los cuales discurren láseres que rebotan en espejos e interfieren al cruzarse. Cuando pasa una onda gravitacional, se detecta una perturbación en la interferencia, debido a la deformación del espacio-tiempo entre los espejos.