Astrofísicos mexicanos participan en detección de onda gravitacional

INSTITUTO NACIONAL DE ASTROFÍSICA, ÓPTICA Y ELECTRÓNICA

Divulgación y Comunicación Científica

Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica

Boletín de prensa 44/2017

Santa María Tonantzintla, Puebla, a 16 de octubre. Utilizando telescopios en diversas partes del mundo, un equipo internacional de astrofísicos en el cual participan mexicanos detectó una onda gravitacional reportada con anterioridad por los observatorios LIGO y Virgo. Los astrofísicos reportaron esta detección en un artículo publicado hoy en la revista Astrophysical Journal Letters.

De esta forma, se sigue confirmando la existencia de las ondas gravitacionales predichas por Albert Einstein en la teoría de la relatividad general hace más de cien años. El tema es tan relevante, que hace apenas unos días la Real Academia de las Ciencias de Suecia otorgó el Premio Nobel de Física a Rainer Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne por la detección de las primeras ondas gravitacionales en 2015.

En entrevista, el Dr. Omar López-Cruz, investigador del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y uno de los participantes en la detección reportada en la revista Astrophysical Journal Letters, comentó que los astrónomos se enfrentan a diversos problemas para detectar una onda gravitacional.

Ello, no sólo porque no se conoce a ciencia exacta el objeto que la producirá, sino porque el método de detección es complejo: “los instrumentos y sistemas que se tienen son tan sensibles que tan sólo caminando puedes perturbarlos. Se trata de detectores que son interferómetros. Si una onda deforma el espacio-tiempo, el desplazamiento que pueden detectar es más pequeño que un átomo”.

Entre los más fuertes candidatos de objetos que pueden producir en el Universo ondas gravitacionales están las estrellas de neutrones, dijo el Dr. López Cruz: “En las estrellas de neutrones todo está tan comprimido que lo único que soporta el material es la presión de los neutrones, no son agujeros negros pero son objetos muy compactos. Cuando estas estrellas se funcionan emiten luz --rayos gamma, rayos X, ultravioleta, óptico, hasta radio--, y esto es lo que estaban esperando detectar desde un principio. Después de cuatro eventos en los que no se vio nada, se combinaron LIGO y Virgo, y en agosto empezaron a ver y detectaron un evento, ubicaron la región del cielo y pudieron ver que la onda gravitacional provenía de una estrella de neutrones”.

A raíz de esta detección, diversos telescopios –algunos en el planeta y otros en órbita-- trabajando en distintas longitudes de onda, también detectaron el evento. Uno de los equipos que participó en esta colaboración internacional fue el integrado por el Dr. Omar López Cruz; Emmanuel Ríos López, estudiante de doctorado del INAOE; el Dr. Vahram Chavussyan, investigador de este Instituto, y la Dra. Deborah Dultzin, investigadora del Instituto de Astronomía de la UNAM, y liderado por el Dr. Mario Díaz, de la Universidad de Texas en Brownsville, quien forma parte de una colaboración directamente relacionada con LIGO para la detección de ondas gravitacionales en la parte óptica.

“Nosotros metimos una solicitud al Gran Telescopio Canarias y nos dieron dos horas para observar a la hora que fuera, esto se llama target of opportunity. En agosto salió el mensaje del evento y no alcanzamos a verlo porque estaba muy al sur y las condiciones no fueron muy propicias para observarlo desde el hemisferio norte, pero desde el sur sí observaron, se juntaron los datos y por haber colaborado entramos al artículo del descubrimiento”.

Interrogado sobre qué son las ondas gravitacionales, el investigador del INAOE explicó: “Una onda gravitacional es una vibración en el espacio-tiempo. En el momento de la creación del Universo se generaron ondas gravitacionales. También cuando dos agujeros negros se fusionan producen una onda gravitacional: vienen con dos masas distintas, se juntan y el producto tiene una masa distinta a la suma de los dos. La diferencia en la masa se radia, es energía, porque Einstein ya dijo que la energía es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado. Entonces masa y energía son los mismo, y si tienes 20 más 30 y el agujero negro restante te queda de 25, restan 15 masas solares que tienes que radiar, que tienes que mover de ahí porque no se van a quedar en el agujero negro resultante. Esto es la onda gravitacional. LIGO y Virgo pueden ver ondas gravitacionales cercanas, no pueden ir muy lejos porque éstas se van diluyendo, como la luz van disminuyendo de intensidad.

Einstein predijo las ondas gravitacionales, y detectarlas era una de las pruebas más difíciles de su teoría. Si no se detectaban iba a haber problemas. Pero su teoría es maravillosa, ha pasado todas las pruebas que le han puesto, y esto era lo que faltaba”.

Las ondas gravitacionales son producidas por eventos muy violentos en el Universo como la fusión de agujeros negros, que produce tal cantidad de energía que le da una “cachetada” al espacio-tiempo. Y esto es así porque “el espacio-tiempo es muy rígido y se necesita mucha energía para producir esto”.

Además de la fusión de agujeros negros, hay otros eventos que pueden producir ondas gravitacionales. “Ya vimos que las estrellas de neutrones emiten ondas gravitacionales al fusionarse. Este tipo de eventos se llaman kilonovas. También podrían venir de una estrella enana blanca que se fusiona con otra enana blanca”.

Estas nuevas observaciones posibilitan el análisis y afinación de los modelos teóricos que predicen cómo se forman las ondas gravitacionales y, a decir del Dr. Omar López-Cruz, inauguran la época de la astronomía de ondas gravitacionales.

“Estamos viendo el Universo visto en una fase que jamás habíamos explorado. Esto es lo más grandioso, que cien años después de que Einstein publicara su teoría general venga esta confirmación. A partir de aquí no sabemos qué pasará: hay otros fenómenos que no hemos catalogado y que ahora podremos clasificar de esta forma. Esto también significa un cambio de currículo para los astrofísicos. Le hemos dado poco énfasis a la relatividad general porque los efectos son difíciles de observar, la teoría es muy bella pero complicada y trabajar con ella implica meterse con matemáticas muy avanzadas, pero ya no podemos escapar a ella. Los astrofísicos de este siglo deben saber relatividad general. Esto es la nueva astronomía, es revolucionario. La astronomía del siglo XXI es distinta, es emocionante”.

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