Gran día de ondas gravitacionales: una década escuchando los signos invisibles del universo

14. Septiembre de 2015 años, liderado como cualquier lunes, pero terminó de cambiar nuestra forma de observar el universo.

Esa mañana, dos detectores de liga (Observatorio de onda gravitacional de Laser), en los Estados Unidos, registraron por primera vez una señal inequívoca de ondas gravitacionales, causada por una colisión de dos agujeros negros. La señal, muy corta y crisca, fue sorprendente como se esperaba. Después de una década de búsqueda, un eco de solo dos décimas de segundos fue suficiente para abrir una nueva era en astronomía.

14. Septiembre celebramos 10. Aniversario de la primera detección de ondas gravitacionales.

El grupo de gravedad de la física (gravedad) de la Universidad de la Isla Baleare participó en este éxito histórico para la astrofísica.

El hallazgo se sorprendió por todo: esperado, sí, pero también inusual en su fuerteidad.

Simulación de espirales y fusión de dos agujeros negros comparables a GV150914. La altura de la superficie de color ilustra la curvatura del espacio. Colores azules y morados en una distancia más grande que muestra ondas gravitacionales que se extienden. La previsión de Einstein

Las semanas que siguieron fueron emociones intensivas y trabajo furioso para aquellos que participan en su análisis, conscientes de que viven un momento histórico. Además de confirmar la predicción clave de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, la detección es una ventana de espacio inédita: astronomía de ondas gravitacionales, que nos permite escuchar fenómenos invisibles para los telescopios tradicionales. Einstein nunca supo si estas olas algún día podrían revelarse, pero su existencia fue confirmada cien años después de su predicción.

Este progreso fue comparable a los hitos, como la demostración de expandir el universo por astronomía óptica o descubrir un fondo de microondas cósmico gracias a las estructuras de radio. En cualquier caso, la nueva “ventana” nos ha permitido descubrir los aspectos inesperados del cosmos.

¿Cuáles son las olas gravitacionales?

Las ondas de gravedad son pequeñas no llenas en el clima espacial, generadas por la materia acelerada. Nacieron en algunas de las fases más extremas del cosmos: fusiones de agujeros negros, estrellas de neutrones o explosiones de supernova. Incluso el propio Big Bang podría dejar su eco en forma de estas olas.

A diferencia de la luz, que puede ser absorbida o bloqueada por el polvo y las ondas interestelares, las ondas de gravedad cruzan el universo prácticamente sin cambiar. Son mensajeros directos de fenómenos que provienen de ellos.

Pero la captura es extremadamente difícil. Los distores que producen son tan pequeños que cambian las distancias en menos de partículas de tamaño de protones, incluso después de viajar miles de millones de años.

Para descubrirlos, los instrumentos necesitaban una precisión sin precedentes: interferómetros láser como League y Virgo, capaces de medir pequeñas variaciones en la distancia entre los espejos separados en unos pocos kilómetros.

Primer punto de inflexión: GV150914

Como dijimos, la primera señal, bautizada como GV150914, se descubrió el 14 de septiembre de 2015. Años. Su origen fue la fusión de dos agujeros negros de aproximadamente 30 masas solares, que se encuentra en 1.300 millones de años luz del suelo. En solo la parte de la segunda, publicaron tanta energía como el resultado de la conversión de tres claves en radiación gravitacional. La señal duró 0.2 segundos, pero fue suficiente para revolucionar la física.

Este video muestra nacimiento antes de 1,300 millones de años, ondas gravitacionales que revelaron la liga 14. Septiembre de 2015. Años. Las olas generan dos agujeros negros que se levantan la espiral uno alrededor del otro, luego chocan y se fusionaron.

Después de varios meses de rigurosos análisis y verificaciones, en los que participamos en la Universidad de las Islas Baleares, se anunció el descubrimiento el 11 de febrero de 2016 y se mantuvo cubierto en todo el mundo. Se celebró como el nacimiento de una nueva disciplina científica: una astronomía gravitacional de olas.

Razones del Premio Nobel

En 2017, el Premio Nobel de Física reconoció este logro histórico, la provisión de Rainer Veiss, Kip Thorne y Barri Granches. Weiss, quien murió en agosto pasado, fue un dígito clave: un concepto de interferómetro láser, que permitiría el descubrimiento y dedicó su vida para convencer a la comunidad científica y a las agencias de importancia de apuestas. Su visión y perseverancia eran cruciales que el sueño de Einstein llegó un siglo después.

Ganadores del Premio Nobel 2017 años: de izquierda a derecha, Barri C. Barish, Kip S. Thorne y Rainer Weiss representados durante la conferencia de prensa Común en diciembre de 2017. En la Royal Suecia Academy of Stockholm Science. VJCT Public Media, CC

Nobel también respetó a estos pioneros y esfuerzo colectivo de cientos de investigadores que trabajaron durante décadas para permitir esto. Gracias a ellos, tenemos una herramienta poderosa para explorar el cosmos hoy. El legado de Weiss trasciende los premios: su impulso inspiró nuevas generaciones que estarán interesadas en la física, la astronomía y la tecnología. Que su muerte coincide con el décimo aniversario del primer descubrimiento y publicando nuevos resultados en este momento da un simbolismo especial.

Nueva astronomía

En menos de una década, cruzamos para celebrar la primera detección en registrar cientos de señales. La cooperación internacional de Ligo-Virgo-Kagra señaló principalmente agujeros negros para fusiones, pero también la colisión de estrellas de neutrones.

El caso más famoso es GV170817, revelado en 2017. Años: se observó el mismo fenómeno al mismo tiempo en ondas gravitacionales, luz, rayos gamma y otras señales. Volvió a ser un momento histórico: el nacimiento de la astronomía de Multimir, que nos permite ver y escuchar el cosmos al mismo tiempo, combinando diferentes ventanas para comprender el mismo evento desde perspectivas complementarias.

Simulación del efecto de la fusión de dos estrellas de neutrones en ondas gravitacionales y luz.

Cada detección nos acercó un poco más cerca de los problemas básicos. Probamos la relatividad general en los límites más extremos, los agujeros negros nacieron, e incluso conocimos sorpresas, como los agujeros negros de tamaño mediano, que disputamos lo que pensamos sobre saber sobre Starvol.

Al mismo tiempo, el campo es extremadamente cultivado: hoy hay miles de investigadores y estudiantes de todo el mundo, atrayendo la emoción de participación en la ciencia joven que redefine nuestra forma de investigar el universo.

Este crecimiento trajo con él la flor de nuevas ideas. Se han desarrollado todas las técnicas de análisis sofisticadas: muchas de ellas basadas en la inteligencia artificial y la cooperación internacional se han convertido en un ejemplo del poder de la ciencia global. No solo abrimos una nueva ventana para el cosmos: también promovimos innovaciones tecnológicas y métodos de trabajo que exceden nuestra propia investigación básica, con beneficios inesperados para la sociedad.

Horizon es aún más emocionante

Los detectores de la Tierra – League, Virgo y Kagra – continúan mejorando su sensibilidad, lo que permitirá señales más débiles y más distantes. Paralelamente, se preparan productos de nueva generación como el telescopio Einstein e investigador cósmico, junto con una misión espacial suave (un interferómetro láser de espacio de antena espacial). Con ellos, podemos estudiar agujeros negros supermasivos, explorar los primeros momentos del universo e incluso descubrir fenómenos aún desconocidos que podrían transformar la física básica.

Nuestro grupo en la Universidad de Balearic Island permanecerá completamente involucrado en esta aventura. Hacemos esto con experiencia acumulada de varias décadas, pero también con la ilusión y las nuevas ideas que los jóvenes investigadores contribuyen cada año. La participación en este esfuerzo colectivo global es un privilegio y una fuente permanente de emoción: sabemos que lo mejor está por venir.

Década después de ese descubrimiento que cambió la astronomía, las ondas gravitacionales todavía nos recuerdan que el universo tiene mucho que decir. Y aprendimos a escucharlo.