Los cofundadores de LIGO, Rainer Weiss y Kip Thorne, durante el anuncio de la detección de ondas gravitacionales. Imagen: Getty

El 14 de septiembre de 2015, cien años después de que las predijera Einstein en su teoría de la relatividad, los científicos del Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO) detectaron por primera vez lo que Rainer Weiss y Kip Thorne llevaban cuatro décadas buscando.

Hoy Weiss y Thorne, cofundadores de LIGO, y Barry Barish, director del observatorio desde 1997, han sido galardonados con el Premio Nobel de Física por la primera observación de ondas gravitacionales. El tiempo que llevaban esperando ese momento no fue nada comparado con los 1300 millones de años que tardó la señal —ondulaciones del espacio-tiempo— en llegar a la Tierra. Provenían de una colisión entre dos agujeros negros.

La onda gravitacional detectada por los observatorios LIGO Livingston y LIGO Hanford. Imagen: LIGO

LIGO es un proyecto conjunto del MIT y Caltech, los dos institutos tecnológicos más importantes de Estados Unidos. Está dividido en dos observatorios idénticos que funcionan a la vez para poder descartar falsas detecciones: uno se encuentra en Livingston, Luisiana, y el otro en Hanford, Washington. La primera generación de LIGO empezó a funcionar en 2002 y se apagó en 2010 sin haber detectado ondas gravitacionales. Los detectores no tenían la sensibilidad suficiente para observar la débil radiación gravitatoria de un universo en el que los átomos vibran incluso por efecto de la temperatura. Dos agujeros negros que chocan en una galaxia distante producen en la Tierra unos desplazamientos del orden de una billonésima parte del diámetro de un átomo: ondulaciones más pequeñas que un protón. Es como intentar comprobar si un palo de 1.000.000.000.000.000.000.000 metros se ha encogido o extendido cinco milímetros, pero con un montón de molestas interferencias (vibraciones sísmicas de la Tierra, el ruido de un tren que pasa...).

A pesar de todo, Rainer Weiss, del MIT, y Kip Thorne, de Caltech, estaban firmemente convencidos de que las ondas gravitacionales podían ser detectadas y de que su observación revolucionaría nuestro conocimiento sobre el cosmos. A mediados de los 70, Weiss ya había analizado posibles fuentes de ruido que perturbarían las mediciones y había diseñado un interferómetro láser que solucionaría el problema. El principio era simple: si las ondas gravitacionales existen, entonces la distancia entre dos puntos debe alargarse y contraerse cada vez que pasa una onda. Y así es: la curvatura del espacio funciona como una fuerza de marea, pero solo podemos detectarla cuando se dan fenómenos suficientemente energéticos y cercanos (cuanto más lejos estén los objetos, menos ondas llegarán).

Esquema del funcionamiento de un interferómetro láser como el de LIGO. Imagen: PhD Comics

Para medir esas vibraciones del espacio-tiempo necesitamos usar la luz, cuya velocidad es constante. Cada observatorio del LIGO consta de dos túneles perpendiculares de cuatro kilómetros por los que se disparan láseres muy precisos. Cuando estos túneles son atravesados por una onda gravitatoria, uno se alarga y el otro se contrae. Sabemos que la luz tiene propiedades de onda, así que superponer los dos haces del láser y estudiar sus interferencias nos permite medir las variaciones de los túneles.

Advertisement

Albert Einstein predijo las ondas gravitacionales en 1915, pero creía que eran imposibles de encontrar al ser tan extremadamente débiles. En eso estaba equivocado. En los últimos siete años, más de mil científicos e ingenieros han trabajado en un nuevo “LIGO avanzado”, con láseres más potentes y un sistema mejorado para aislar el experimento de las vibraciones del suelo. Comenzó a operar en septiembre de 2015, con cinco veces la sensibilidad del original. Ese mismo mes detectó las primeras ondas gravitacionales. No habría sido posible sin el trabajo de Rainer Weiss y Kip Thorne (una de las mayores autoridades del mundo en la teoría de las ondas gravitacionales), quienes fundaron el proyecto en 1984, así como el de Barry Barish, quien ha liderado el proyecto hasta conseguir su fin.

Científicos de LIGO (Rainer Weiss a la izquierda) durante la primera observación de ondas gravitacionales. Imagen: LIGO

Las ondas gravitacionales son una forma completamente nueva de observar los eventos más violentos del universo. Desde el principio de los tiempos hemos observado el cosmos a través de la luz y el resto de ondas electromagnéticas, y ahora tenemos una nueva puerta al conocimiento. La detección de ondas gravitacionales nos acerca al nacimiento del universo y a todo aquello que no podemos ver con nuestros ojos o con un telescopio.

Advertisement

Las ondas gravitacionales son testigos de lo que las ondas electromagnéticas no vieron. En 1798, Pierre-Simon Laplace ya teorizaba sobre los agujeros negros, una fuerza de gravedad tan fuerte que hacía que las partículas de luz no pudieran escapar. Eso mismo ocurrió tras el Big Bang hace 13.800 millones de años: la luz no podía escapar de la densidad de aquel universo primitivo, y solo la radiación gravitatoria puede confirmarnos hoy lo que sucedió realmente. Las ondas gravitacionales son testimonio directo estos eventos, así que nos aguardan una gran cantidad de descubrimientos gracias a físicos como Weiss, Thorne y Barish.