Ondas gravitacionales: comprendes algo, explicárselo a tu abuela
Principia Marsupia http://www.principiamarsupia.com/2016/02/11/como-explicarle-a-tu-abuela-las-ondas-gravitacionales/ Publicado el 11 de febrero de 2016
"Descifrar lo que está delante de
nuestros ojos requiere una lucha constante" Orwell
“Sólo comprendes algo cuando puedes
explicárselo a tu abuela”
Esta frase se le atribuye
comúnmente a Albert Einstein, [aunque en realidad no está del todo claro que la
pronunciase]. De lo que sí estamos seguros es
que en 1916, Einstein publicó una ecuación que describe el Universo a gran
escala. Esa ecuación, además, predice que deberían existir algo llamado “ondas
gravitacionales”. Cien años después, parece que al fin las hemos detectado
directamente.
Para celebrar la ocasión, yo he
decidido examinar la validez de mi doctorado en Física explicándole a mi abuela
qué son las ondas gravitacionales.
La historia ha ido más o menos
así:
En la vida cotidiana estamos
rodeados de todo tipo de ondas: por ejemplo, el sonido [una onda de aire] o la
luz [una onda del campo electromagnético].
Vale, la onda del estanque se
mueve en el agua, ¿pero donde se mueve una onda gravitacional?
Una onda gravitacional se mueve
en el espacio-tiempo.
¿Lo qué? ¿El espacio-tiempo? ¿Y
eso qué es?
El “espacio-tiempo” es un palabro
que utilizamos los físicos, pero esconde un concepto muy sencillo.
El “espacio” es por donde nos
podemos mover y tiene 3 dimensiones porque:
nos podemos mover hacia adelante
y hacia atrás
nos podemos mover hacia la
derecha y hacia la izquierda
nos podemos mover hacia arriba y
hacia abajo
El “tiempo” es eso que medimos
con un reloj.
Einstein nos enseñó que el
espacio y el tiempo están tan relacionados que no tiene sentido hablar del uno
sin mencionar al otro: por eso los físicos juntamos las dos palabras y hablamos
siempre del “espacio-tiempo”.
El “espacio-tiempo” tiene 4
dimensiones: las 3 del espacio y la del tiempo.
¿Y no me podrías enseñar un dibujico del
“espacio-tiempo”?
Es imposible dibujar en 4
dimensiones, pero podemos imaginarnos el “espacio-tiempo” como una especie de
cuadrícula invisible que se extiende por todo el Universo.
Algo tal que así:
¿Y la cuadrícula esta, el espacio-tiempo, es
siempre plano?
¡Qué buena pregunta abuela! Ahí
está toda la gracia del asunto.
No, el espacio tiempo no es
siempre plano. Einstein nos enseñó que la masa de los objetos deforma el
espacio tiempo.
Por ejemplo, el espacio-tiempo
alrededor del Sol es algo así:
sun
Einstein también nos enseñó que
esa deformación del espacio-tiempo es precisamente la fuerza de la gravedad.
Vale, la cuadrícula (el
espacio-tiempo) se puede deformar y la deformación es la gravedad. ¿Qué tiene
esto que ver con las olas del estanque?
Resulta que hay fenómenos en el
Universo que deforman el espacio-tiempo de tal manera que crean una onda.
Por ejemplo estas dos estrellas
que están colapsando:
A estas ondas que viajan por el
espacio-tiempo son las ondas gravitacionales.
Anda, pues sí que se parecían a
las olas en un estanque. Oye, ¿y podemos ver estas ondas?
No, verlas no podemos verlas,
pero sí que podemos detectarlas.
¿Y cómo se detectan?
Imagínate que llegase hasta aquí
una onda gravitacional.
Hemos dicho antes que son
deformaciones en el espacio-tiempo, así que deformaría el espacio a nuestro
alrededor y con ello nos deformaría también a nosotros.
deform
No puede ser. Yo eso nunca lo he
visto.
Bueno, eso es porque he exagerado
un poco. Cuando llegan a la Tierra las ondas gravitacionales son tan, tan
pequeñas que no percibimos sus efectos.
¡Es tan complicado detectarlas
que hemos tardado 100 años!
Para detectar las ondas
gravitaciones, los científicos han usado un instrumento que se llama LIGO.
LIGO es un edificio del que salen
dos brazos que miden exactamente 4 kilómetros de longitud cada uno. Aquí una
foto desde el aire:
ligo
Cuando llega una onda
gravitacional, el espacio se deforma de manera que un brazo se hace más largo y
otro brazo se hace más corto:
Brazo-A medirá
3,999999999999999999999 kilómetros
Brazo-B medirá
4,000000000000000000001 kilómetros
[Es realmente un milagro
tecnológico medir la longitud de los brazos con semejante precisión como para
detectar la diferencia].
¿Y por qué detectar las ondas
gravitacionales es tan importante?
Es muy, muy importante porque nos
dan un sentido nuevo para observar el Universo.
Hasta ahora sólo veíamos el
Universo a través “de la vista”, de la luz [ondas de radiación electromagnética].
Ahora es como si también nos
hubiesen dado “el oído”, podemos observar el Universo a través de unas ondas
distintas, las ondas gravitacionales.
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