Las formas de las ondas gravitacionales de Einstein
Las ondas gravitacionales son perturbaciones en el espacio-tiempo provocadas por las interacciones entre objetos estelares masivos. Hace más de cien años, Albert Einstein ya predijo estas fluctuaciones invisibles que viajan a la velocidad de la luz, pero no fue hasta 2015 que se detectaron por vez primera. Las ondas gravitacionales son la única forma de radiación clásica emitida por los agujeros negros, lo que permite a la comunidad científica detectar y estudiar estos fenómenos misteriosos y potentes. «Las ondas gravitacionales pueden formarse en distintas situaciones y una de las más notables es la colisión de dos agujeros negros», explica Anna Heffernan del University College de Dublín, investigadora principal del proyecto GravityWaveWindow. Antes de chocar, los dos agujeros pierden energía en el espacio en forma de ondas gravitacionales, lo cual permite que las órbitas de ambos encojan hasta que colisionan y emiten un torrente gigantesco de este tipo de ondas. «Es muy importante estudiar este tipo de sistemas; ya que, en función del tamaño y el giro de los agujeros negros, se puede extraer información a escala cosmológica (¿cuándo se formaron los agujeros negros?, ¿cuál fue su vía de formación?, ¿a qué velocidad se expande el universo?), a escala astrofísica (¿de qué están compuestas las galaxias?, ¿cómo se forman y evolucionan?, ¿está la evolución galáctica ligada a su agujero negro central?) y a escala fundamental (¿tenía Einstein razón?, ¿existe una desviación en la relatividad general?, ¿son las ondas gravitacionales como se esperaba?)», plantea Heffernan.
La forma de las ondas
El proyecto GravityWaveWindow se centró en la apariencia de la forma de la onda. Esta facilita que los detectores distingan las ondas gravitacionales y que los científicos extraigan información oculta en los datos. «Tras detectar las señales, estas se comparan con los modelos de forma de onda y así se extraen valores paramétricos como el tamaño de los agujeros negros o si se encontraban en rotación», prosigue Heffernan. El proyecto estudió las formas de onda desde dos perspectivas. Primero, las que se predijo que aparecerían en sistemas en los que un cuerpo es cerca de un millón de veces menor que el otro, denominadas proporción de masa extrema inspiral (EMRI, por sus siglas en inglés). «Se piensa que estos sistemas existen en el centro de muchas galaxias que albergan agujeros negros supermasivos», declara Heffernan. En segundo lugar, estudió las predichas por una variación de la teoría de la relatividad de Einstein, la teoría de gravedad escalar-tensor. La computación de las formas de onda en función de estas teorías alternativas de la gravedad permitirá a los científicos comprobar estas posibilidades en ondas ya detectadas y por detectar.
A hombros de gigantes
El proyecto generó descripciones precisas de un espacio-tiempo enorme curvado en torno a los agujeros negros de menor tamaño en EMRI, lo cual acelerará de forma extraordinaria los procesos de análisis de investigaciones futuras. En cuanto a la teoría de gravedad escalar-tensor, el equipo de Heffernan desarrolló paquetes con los que crear los cálculos necesarios para conformar las formas de onda. El duro trabajo ejecutado en el proyecto GravityWaveWindow facilitará las futuras misiones espaciales europeas como la misión del detector espacial LISA que lanzará la AEE en 2034. «Una de las cosas que más me apasionan de este proyecto es que redacté la propuesta (que acabó financiada) antes de la detección de las ondas gravitacionales», añade Heffernan, quien reconoce que la Comisión Europea a través del programa Horizonte 2020, tiene un talante prospectivo y confianza en sus investigadores, y en lo que consideran será relevante en el futuro: «Mi proyecto y muchos similares se financiaron por la posibilidad, y no la absoluta certeza, de lograr resultados científicos de envergadura». Esta investigación se llevó a cabo con el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie.
Palabras clave
GravityWaveWindow, agujeros negros, colisión, ondas gravitacionales, Einstein, longitud de onda