–La observación de ondulaciones en el tejido del espacio –tiempo llamado ondas gravitacionales–, al llegar a la tierra de un evento catastrófico en el universo distante, realizadas por los científicos, confirman la predicción que hizo en 1915 Albert Einstein en la teoría general de la relatividad.

Este hecho abre una nueva ventana sin precedentes en el cosmos, afirma la NASA en un comunicado en el cual establece que la confirmación de lo previsto por Einstein, quien falleció el 18 de abril de 1955, a los 76 años de edad, se realizó en desarrollo de un experimento realizado por el proyecto LIGO–sigla que proviene de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (Observatorio de interferometría láser de ondas gravitacionales), iniciado en en 1984.

En realidad, las ondas gravitacionales fueron descubiertas exactamente el 11 de septiembre de 2015, pero solo hasta este 11 de febrero fueron divulgadas.

En el comunicado LIGO hace las siguientes precisiones:

Las ondas gravitacionales llevan la información acerca de sus orígenes dramáticos y sobre la naturaleza de la gravedad que no se puede obtener de otra manera. Los físicos han llegado a la conclusión de que se produjeron las ondas gravitacionales detectadas durante la última fracción de un segundo de la fusión de dos agujeros negros para producir un único agujero negro más masivo de hilatura,. Esta colisión de dos agujeros negros se había predicho pero nunca observado.

Las ondas gravitacionales se detectaron el 14 de septiembre de 2015 a las 5:51 am hora del este (09:51 GMT) por tanto, del Observatorio de ondas gravitacionales interferómetro láser doble (LIGO) detectores, que se encuentra en Livingston, Louisiana, y Hanford, Washington , ESTADOS UNIDOS. Los observatorios LIGO son financiados por la National Science Foundation (NSF), y fueron concebidos, construidos y son operados por Caltech y MIT. El descubrimiento, aceptado para su publicación en la revista Physical Review Letters, fue hecha por la Colaboración Científica LIGO (que incluye la colaboración GEO y el Consorcio Australiano para la astronomía gravitacional interferométrico) y la Colaboración Virgo con datos de los dos detectores LIGO.

Sobre la base de las señales observadas, los científicos de LIGO estiman que los agujeros negros de este evento fueron de 29 y 36 veces la masa del Sol, y el evento se llevó a cabo hace 1,3 millones de años. Aproximadamente 3 veces la masa del Sol se convierte en ondas gravitacionales en una fracción de segundo, con una potencia pico de alrededor de 50 veces mayor que la de todo el universo visible. Al observar el tiempo de llegada de las señales en el detector en Livingston grabó el evento 7 milisegundos antes de que el detector en Hanford-científicos puede decir que el origen se encuentra en el hemisferio sur.

De acuerdo con la relatividad general, un par de agujeros negros que orbitan alrededor de la otra pierde energía a través de la emisión de ondas gravitacionales, haciendo que se acercan poco a poco entre sí durante miles de millones de años, y luego mucho más rápidamente en los últimos minutos. Durante la última fracción de segundo, los dos agujeros negros chocan entre sí en casi la mitad de la velocidad de la luz y forman un único agujero negro más masivo, la conversión de una parte de la masa de los agujeros negros combinados ‘a la energía, de acuerdo con Einstein fórmula E = mc 2 . Esta energía se emite como una ráfaga fuerte definitiva de las ondas gravitacionales. Es estas ondas gravitacionales que LIGO ha observado.

La existencia de las ondas gravitacionales se demostró por primera vez en la década de 1970 y 80 por Joseph Taylor, Jr., y sus colegas. Taylor y Russell Hulse descubrieron en 1974 un sistema binario formado por un pulsar en órbita alrededor de una estrella de neutrones. Taylor y Joel M. Weisberg en 1982 encontraron que la órbita del púlsar se estaba reduciendo lentamente con el tiempo debido a la liberación de energía en forma de ondas gravitacionales. Para descubrir el pulsar y demostrando que haría posible esta medición de ondas gravitacionales en particular, Hulse y Taylor fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1993.

El nuevo descubrimiento LIGO es la primera observación de sí mismos ondas gravitacionales, hechos por la medición de las pequeñas perturbaciones de las olas hacen que a espacio y el tiempo a medida que pasan a través de la tierra.

«Nuestra observación de las ondas gravitacionales lleva a cabo un ambicioso objetivo establecido hace más de 5 décadas para detectar directamente este fenómeno difícil de alcanzar y comprender mejor el universo, y, como corresponde, cumple con el legado de Einstein en el 100 aniversario de su teoría general de la relatividad,» dice David de Caltech H. Reitze, director ejecutivo del Laboratorio LIGO.

Foto NASA
El descubrimiento fue posible gracias a las capacidades mejoradas de LIGO Avanzado, una importante actualización que aumenta la sensibilidad de los instrumentos en comparación con la primera generación de detectores LIGO, lo que permite un gran aumento en el volumen del universo investigado y el descubrimiento de las ondas gravitacionales durante su primera carrera de observación. La Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos lleva en apoyo financiero para LIGO Avanzado. organizaciones de financiación en Alemania (Sociedad Max Planck), el Reino Unido (Ciencia y Tecnología Consejo de Instalaciones, STFC) y Australia (Australian Research Council) también han hecho compromisos significativos al proyecto. Varias de las tecnologías clave que hicieron LIGO Avanzado mucho más sensibles se han desarrollado y probado por la colaboración del Reino Unido GEO alemán. recursos informáticos significativos han sido aportados por el Atlas Clúster AEI Hannover, el Laboratorio LIGO, Syracuse University y la Universidad de Wisconsin-Milwaukee. Varias universidades diseñados, fabricados y probados componentes clave para el LIGO Avanzado: La Universidad Nacional de Australia, la Universidad de Adelaida, la Universidad de Florida, la Universidad de Stanford, la Universidad de Columbia de la Ciudad de Nueva York y la Universidad del Estado de Louisiana.

«En 1992, cuando se aprobó la financiación inicial de LIGO, que representa la mayor inversión de la NSF había hecho nunca», dice France Córdova, director de la NSF. «Fue un gran riesgo. Sin embargo, la Fundación Nacional de Ciencias es la agencia que realiza este tipo de riesgos. Apoyamos la ciencia y la ingeniería en un punto fundamental en el camino hacia el descubrimiento de que en el camino no es nada clara. Financiamos pioneros. Es por eso que los EE.UU. sigue siendo un líder mundial en el avance del conocimiento «.

LIGO la investigación se lleva a cabo por la Colaboración Científica LIGO (LSC), un grupo de más de 1000 científicos de universidades de todo Estados Unidos y en otros 14 países. Más de 90 universidades e institutos de investigación de la LSC desarrollar la tecnología de detección y análisis de datos; aproximadamente 250 estudiantes son miembros activos fuertes de la colaboración. La red de detectores LSC incluye los interferómetros de LIGO y el detector GEO600. El equipo de GEO incluye científicos del Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein, AEI), Leibniz Universität Hannover, junto con los asociados en la Universidad de Glasgow, Cardiff University, la Universidad de Birmingham, otras universidades en el Reino Unido, y la Universidad de las Islas Baleares en España.

«Esta detección es el comienzo de una nueva era: el campo de la astronomía de ondas gravitacionales es ya una realidad», dice Gabriela González, portavoz de la LSC y profesor de física y astronomía en la Universidad del Estado de Louisiana.

LIGO fue propuesto originalmente como un medio para detectar estas ondas gravitacionales en la década de 1980 por Rainer Weiss, profesor de la física, emérito, del MIT; Kip Thorne, Feynman Profesor Richard P. de Caltech de Física Teórica, emérito; y Ronald Drever, profesor de la física, emérito, también de Caltech.

«La descripción de esta observación está muy bien descrito en la teoría de Einstein de la relatividad general formulada hace 100 años y comprende la primera prueba de la teoría de la gravitación fuerte. Hubiera sido maravilloso ver la cara de Einstein que había sido capaz de decirle «, dice Weiss.

«Con este descubrimiento, los seres humanos se han embarcado en una nueva búsqueda maravillosa: la búsqueda para explorar el lado retorcido universo de los objetos y fenómenos que están hechos de espacio-tiempo deformado. Colisión de agujeros negros y las ondas gravitacionales son nuestros primeros ejemplos hermosas «, dice Thorne.

Virgo investigación se lleva a cabo por la Colaboración Virgo, que consta de más de 250 físicos e ingenieros pertenecientes a 19 diferentes grupos de investigación europeos: 6 del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) de Francia; 8, del Istituto Nazionale di Física Nuclear (INFN) en Italia; 2 en los Países Bajos con Nikhef; el PCR Wigner en Hungría; el grupo POLGRAW en Polonia; y el Observatorio Europeo de Gravedad (EGO), el laboratorio de alojamiento del detector Virgo cerca de Pisa en Italia.

Fulvio Ricci, Virgo Portavoz, señala que: «Este es un hito importante para la física, pero lo más importante más que el principio de muchos nuevos y emocionantes descubrimientos astrofísicos para venir con LIGO y Virgo.»

Bruce Allen, director general del Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein), añade, «Einstein pensaba ondas gravitacionales eran demasiado débiles para detectar, y no creía en los agujeros negros. Pero no creo que tendría que ser de mente equivocada!

«Los detectores LIGO avanzada son un tour de force de la ciencia y la tecnología, hecha posible por un equipo internacional verdaderamente excepcional de los técnicos, ingenieros y científicos», dice David zapatero, del MIT, el jefe de proyecto para LIGO Avanzado. «Estamos muy orgullosos de haber terminado este proyecto financiado por la NSF a tiempo y dentro del presupuesto.»

En cada observatorio, el dos y media millas (4 km) de largo interferómetro LIGO en forma de L utiliza dividida luz láser en dos haces que viajan de ida y vuelta hacia los brazos (tubos de cuatro pies de diámetro mantienen bajo una cerca -perfect de vacío). Las vigas se utilizan para controlar la distancia entre los espejos colocado con precisión en los extremos de los brazos. De acuerdo con la teoría de Einstein, la distancia entre los espejos cambiará en una cantidad infinitesimal cuando una onda gravitacional pasa por el detector. Un cambio en las longitudes de los brazos más pequeños de una diezmilésima el diámetro de un protón (10 -19 metros) se puede detectar.

«Para hacer este fantástico hito posible tomaron una colaboración global de científicos-láser y tecnología de suspensión desarrollado por nuestro detector GEO600 se utilizó para ayudar a hacer LIGO Avanzado el detector de ondas gravitacionales más sofisticado jamás creado», dice Sheila Rowan, profesor de física y astronomía en la la Universidad de Glasgow.

Observatorios independientes y ampliamente separados son necesarios para determinar la dirección de la evento que causa las ondas gravitacionales, y también para verificar que las señales proceden de espacio y no son de algún otro fenómeno local.

Con este fin, el Laboratorio LIGO está trabajando estrechamente con los científicos en la India en el Centro Interuniversitario para la Astronomía y Astrofísica, el Centro Ramanna Raja de Tecnología Avanzada, y el Instituto de plasma para establecer un tercer detector LIGO Avanzado en el subcontinente indio. En espera de la aprobación por parte del gobierno de la India, que podría entrar en funcionamiento a principios de la próxima década. El detector adicional mejorará en gran medida la capacidad de la red mundial detector para localizar las fuentes de ondas gravitacionales.

«Esperamos que esta primera observación se acelerará la construcción de una red global de detectores para permitir la ubicación de origen exacta en la era de la astronomía multi-mensajero,» dice David McClelland, profesor de física y director del Centro de Física Gravitacional en la Universidad Nacional de Australia .

Pero … ¿Cuáles son las ondas gravitacionales? Vamos a explicar:

Las ondas gravitacionales son perturbaciones en el espacio-tiempo, la estructura misma del universo, que viajan a la velocidad de la luz. Las olas son emitidos por cualquier masa que está cambiando la velocidad o dirección. El ejemplo más simple es un sistema binario, donde un par de estrellas u objetos compactos (como los agujeros negros) orbitan su centro de masa común.

Podemos pensar en los efectos gravitacionales como curvaturas en el espacio-tiempo. gravedad de la Tierra es constante y produce una curva estática en el espacio-tiempo. Una onda gravitacional es una curvatura que se mueve a través del espacio-tiempo mucho más como una ola de agua se mueve a través de la superficie de un lago. Que sólo se genera cuando las masas se están acelerando, frenando o cambiando de dirección.

¿Sabías Tierra también emite ondas gravitacionales? Tierra gira alrededor del sol, lo que significa que su dirección está siempre cambiando, por lo que generan las ondas gravitacionales, aunque muy débil y débil.

¿Qué aprendemos de estas ondas?

La observación de las ondas gravitacionales sería un gran paso adelante en nuestra comprensión de la evolución del universo, y cómo las estructuras a gran escala, como las galaxias y cúmulos de galaxias, se forman.

Las ondas gravitatorias pueden viajar a través del universo sin ser impedido por la intervención de polvo y gas. Estas ondas también podrían proporcionar información sobre los objetos masivos, tales como los agujeros negros , que ellos mismos no emiten luz y sería indetectable con telescopios tradicionales.

Al igual que necesitamos ambos telescopios ópticos basados ??en el espacio y basado en tierra, necesitamos ambos tipos de observatorios de ondas gravitacionales para estudiar diferentes longitudes de onda. Cada tipo se complementa con el otro.

Con base en tierra: Para los telescopios ópticos, la atmósfera de la Tierra impide que algunas longitudes de onda llegue al suelo y distorsiona la luz que lo hace.

Basado en el espacio: los telescopios en el espacio tienen una visión clara y constante. Dicho esto, los telescopios en el suelo pueden ser mucho más grande que cualquier cosa jamás lanzado al espacio, por lo que puede capturar más luz de los objetos tenues.

¿Cómo se relaciona esto con la teoría de la relatividad de Einstein?

La detección directa de ondas gravitacionales es la última predicción importante de la teoría de Einstein a ser probada. La detección directa de estas ondas permitirá a los científicos para poner a prueba las predicciones específicas de la teoría bajo condiciones que no se han observado hasta la fecha, como por ejemplo en campos gravitacionales muy fuertes.

En el lenguaje cotidiano, la «teoría» significa algo diferente de lo que hace a los científicos. Para los científicos, la palabra se refiere a un sistema de ideas que explica las observaciones y resultados experimentales a través de los principios generales independientes. teoría de la gravedad de Isaac Newton tiene limitaciones que podemos medir mediante, por ejemplo, las observaciones a largo plazo del movimiento del planeta Mercurio. la teoría de la relatividad de Einstein explica estas y otras mediciones. Reconocemos que la teoría de Newton es incompleta cuando hacemos mediciones suficientemente sensibles. Es probable que esto también es cierto para la relatividad, y las ondas gravitacionales puede ayudarnos a entender donde se convierte en incompleta.