Representación artística de la fusión de dos agujeros negros generando ondas gravitacionales.
¿Qué son las ondas gravitacionales?
Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo que se propagan a la velocidad de la luz. Fueron predichas por Albert Einstein en 1916 como consecuencia de su Teoría de la Relatividad General, pero no fueron detectadas directamente hasta 2015, casi exactamente un siglo después.
Imagina el espacio-tiempo como una tela elástica. Una masa crea una curvatura (como una bola pesada sobre la tela). Si dos masas aceleran violentamente — por ejemplo, dos agujeros negros girando en espiral antes de fusionarse — producen ondas que se expanden como las ondas en un estanque.
GW150914: el primer chirrido del universo
El 14 de septiembre de 2015, los detectores LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) en Livingston (Luisiana) y Hanford (Washington) captaron una señal minúscula: un «chirrido» (chirp) que duró apenas 0.2 segundos.
La señal GW150914 captada por los dos detectores LIGO. El «chirrido» muestra el momento de la fusión. Imagen: LIGO/Caltech/MIT
Esa señal, bautizada GW150914, provenía de la fusión de dos agujeros negros de 36 y 29 masas solares, a una distancia de 1.300 millones de años-luz. En una fracción de segundo, el sistema liberó una energía equivalente a 3 masas solares en forma de ondas gravitacionales — más potencia luminosa que todas las estrellas del universo observable combinadas.
¿Cómo funciona LIGO?
LIGO es un interferómetro láser con brazos de 4 km de longitud dispuestos en forma de L. Un láser se divide en dos haces perpendiculares que rebotan en espejos y se recombinan. Si una onda gravitacional atraviesa el detector, estira un brazo y comprime el otro, cambiando la fase del láser recombinado.
La sensibilidad es asombrosa: LIGO puede detectar cambios de longitud de una diezmilésima del diámetro de un protón. Es como medir la distancia a la estrella más cercana con la precisión del grosor de un cabello humano.
Esquema del interferómetro LIGO. El cambio de fase entre los dos brazos revela el paso de una onda gravitacional.
El catálogo de eventos
Desde 2015, LIGO y su contraparte europea Virgo (en Italia) han detectado más de 90 eventos confirmados de ondas gravitacionales. La mayoría son fusiones de agujeros negros, pero también se han detectado:
- GW170817 (2017): la primera fusión de estrellas de neutrones, observada simultáneamente en ondas gravitacionales y en todo el espectro electromagnético. Marcó el nacimiento de la astronomía multimensajero.
- GW190521: la fusión más masiva jamás detectada, con un agujero negro resultante de 142 masas solares — el primer agujero negro de masa intermedia confirmado.
- GW190814: una fusión entre un agujero negro de 23 masas solares y un objeto compacto de solo 2.6 masas solares, posiblemente la estrella de neutrones más masiva o el agujero negro más ligero jamás observado.
Implicaciones y futuro
Las ondas gravitacionales han abierto una nueva ventana al cosmos. Antes de 2015, la astronomía era puramente electromagnética. Ahora podemos «escuchar» el universo en un canal completamente nuevo.
Los descubrimientos ya incluyen: límites a la ecuación de estado de la materia nuclear, nuevas mediciones de la constante de Hubble, y pruebas de la Relatividad General en regímenes de campo gravitatorio extremo.
En el futuro, el detector espacial LISA (2035) observará ondas gravitacionales de baja frecuencia desde el espacio, detectando fusiones de agujeros negros supermasivos y sistemas binarios en nuestra propia galaxia.
«Hemos abierto una nueva ventana al universo. Es como si hasta ahora hubiéramos estado sordos y de repente pudiéramos oír.» — David Reitze, director ejecutivo de LIGO