EQUIPO 1 FÍSICA ONDAS GRAVITACIONALES

Ondas gravitatorias

Algunas ecuaciones formuladas por Einstein en 1915 predecían la existencia de un fenómeno llamado ondas gravitacionales. A finales de 2015 se detectaron estas ondas de forma directa..

En la Teoría de la relatividad, Einstein demuestra que el espacio y el tiempo no son independientes entre sí, sino que constituyen un ente único denominado espacio-tiempo. Si imaginamos estas dos variables unidas formando una membrana elástica plana bidimensional podemos adivinar que, en presencia de una masa, el espacio-tiempo se "deformará", como lo haría una membrana normal bajo el peso de una bola de billar.

Cualquier otro objeto con masa nota esa deformación, y se ve obligado a seguir trayectorias diferentes a las que seguiría si la membrana no estuviese deformada. El efecto o consecuencia de esa geometría curva del espacio-tiempo es la gravedad, y así es como la relatividad consigue explicar la famosa gravitación universal descubierta por Newton.

¿Cómo se producen las ondas gravitacionales?

Los cuerpos masivos acelerados producen fluctuaciones en el tejido espacio-tiempo que se propagan como una onda por todo el Universo. Estas son las ondas gravitatorias previstas por Einstein y ahora descubiertas.

Sólo los sucesos excepcionales en objetos cósmicos con masas enormes, como las estrellas de neutrones, los estallidos de rayos gamma o los agujeros negros, pueden producir ondas con la suficiente energía como para ser detectadas; sucesos tan potentes como, por ejemplo, la explosión de una supernova gigante o la fusión de dos agujeros negros.

Las ondas gravitatorias acortan el espacio-tiempo en una dirección, lo alargan en la otra, y se propagan a la velocidad de la luz. Nada las detiene o refleja; por eso, a diferencia de la luz y otras ondas electromagnéticas, apenas importa cuántos objetos encuentren a su paso hasta llegar a la Tierra.

¿Por qué son importantes? Algunos sucesos del Universo resultan muy difíciles de detectar de forma directa. Por ejemplo, observar agujeros negros, que no emiten luz. Sin embargo, sí pueden emitir ondas gravitatorias en ocasiones, como cuando dos de ellos chocan y se fusionan. Esto es lo que ocurrió la primera vez que se detectaron ondas gravitacionales. Puede que incluso nos expliquen qué pasó en el primer segundo del Universo, justo después del Big Bang. Se espera que este descubrimiento ayude a comprender algunas de las grandes incógnitas que todavía tienen planteadas la física y la astronomía.

¿Cómo se detectan?

El Observatorio Avanzado de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales, conocido como LIGO, constaba en 2015 de dos detectores separados por 3.000 kilómetros, en los estados de Washington y Luisiana. Cada detector estaba formado por dos haces de luz láser de cuatro kilómetros de longitud, dispuestos en ángulo recto. Al producirse una onda gravitacional, uno de estos haces de luz se alarga, mientras el otro se acorta. LIGO puede detectar diferencias de una diezmilésima parte del diámetro de un núcleo atómico.

La primera señal se captó el 14 de septiembre en los dos detectores a la vez. Provenía de una fusión ocurrida a 1.300 millones de años-luz y que consistió en el choque de dos agujeros negros cuya masa era de 29 y 36 veces la del Sol. Los dos agujeros se fundieron en uno, liberando una energía equivalente a tres masas solares, que salió despedida en forma de ondas gravitacionales. Al llegar esas ondas hasta nosotros, 1.300 millones de años después, produjeron una ligerísima perturbación del espacio-tiempo, imperceptible para todo el mundo, pero suficiente para la altísima sensibilidad de LIGO.

Los científicos Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne ganaron el Premio Nobel de Física 2017 por su trabajo en LIGO, el detector de ondas gravitacionales. El jurado los ha reconocido por un descubrimiento que sacudió al mundo. Los tres físicos estadounidenses también recibieron el Premio Princesa de Asturias por su trabajo decisivo al captar este fenómeno con el Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales.

¿Sabías que… las ondas gravitacionales fueron predichas hace 100 años?

Las ondas gravitacionales fueron predichas por Albert Einstein en 1916, sin embargo, la tecnología de esa época no tenía la capacidad de detectar un evento como este.Actualmente la tecnología ya tiene la sensibilidad para detectarla, de hecho hace un año el experimento LIGO descubrió una perturbación del espacio-tiempo que es mucho menor al tamaño de un átomo de hidrógeno.

Lo que se perturba es la densidad del aire y nosotros lo conocemos como sonido. Las ondas de radio, de televisión o de nuestro teléfono celular son de tipo electromagnético que se propagan en el vacío.

Una onda gravitacional es una perturbación del espacio tiempo. Recordemos que Einstein postuló que las fuerzas no existen, al menos la de gravedad, sino que esta “fuerza” es la manifestación de la curvatura del espacio-tiempo debida a la presencia de la materia.

Esto implica que si la materia se mueve, debe perturbar el espacio tiempo, tal y como lo hace la piedra cayendo en el estanque. Sin embargo, la amplitud de esta onda es extremadamente pequeña, tanto que, aunque la Tierra gire alrededor del Sol y emita ondas gravitacionales a su paso, son tan pequeñas que son indetectables.

Pero, el choque de hoyos negros es un evento tan intenso que emite ondas que si se pueden detectar, de hecho el colapso de estos agujero negros fue lo que detectó el experimento LIGO el año pasado.

INTEGRANTES :
ESCOBAR REYES HUGO
ESCOBAR ZETINA ALEJANDRA
FLORES ATILANO LUCERO
GONZALEZ FRANCISCO ARIAS MIGUEL
CARRILLO JORGE