Cómo LIGO descubrió las ondas gravitacionales

Más de cien años después de que Albert Einstein predijera las ondas gravitacionales -- ondas en el espacio-tiempo causadas por colisiones cósmicas violentas -- los científicos de LIGO confirmaron su existencia usando detectores grandes y extremadamente precisos. La astrofísica Gabriela González de la colaboración internacional LIGO nos cuenta cómo ocurrió este descubrimiento increíble -- que ganó el premio Nobel -- y lo que podría significar para nuestra comprensión del universo.

Hace un poco más de cien años,

en 1915,

Einstein publicó su teoría
de la relatividad general,

que es un nombre medio raro,

pero esta es una teoría
que explica la gravedad.

Dice que las masas -- toda la
materia, los planetas -- se atraen

no porque los atraiga una fuerza
instantánea, como decía Newton,

sino porque toda la materia --
todos nosotros, todos los planetas --

arrugan la tela flexible
del espacio-tiempo.

El espacio-tiempo es esto
en lo que vivimos

y que nos conecta a todos.

Es como cuando nosotros
nos acostamos en un colchón

y deformamos el colchón.

Y las masas se mueven no -- de nuevo,
no por las leyes de Newton,

sino porque ven esa curvatura
del espacio-tiempo

y van siguiendo las curvitas,

así como cuando nuestro compañero de cama

se nos arrima debido
a la curvatura del colchón.

(Risas)

Un año después, en 1916,

Einstein derivó de su teoría

que existían las ondas gravitacionales.

Esas eran producidas
cuando las masas se mueven

como, por ejemplo,
cuando dos estrellas están girando

una alrededor de la otra,

y producen pliegues en el espacio-tiempo

que se llevan energía del sistema
y se van acercando las estrellas.

Sin embargo, él también calculó

que estos efectos
eran tan tan tan pequeños

que nunca se iban a poder medir.

Les voy a contar como,
con el trabajo de cientos de científicos

trabajando desde muchos países
por muchas décadas,

hace muy poquito tiempo en el 2015,

descubrimos esas ondas gravitacionales

por primera vez.

Esta es una historia bastante larga.

Empezó hace 1.300 millones de años.

Hace mucho mucho tiempo,

en una galaxia muy muy lejana --

(Risas)

había dos agujeros negros

que estaban girando
uno alrededor del otro,

"bailando un tango", me gusta decir,

que empezó lento,

pero a medida que emitían
ondas gravitacionales,

se iban acercando, se iban acelerando,

hasta que, cuando estaban girando
casi a la velocidad de la luz,

se fusionaron en un solo agujero negro

que tenía 60 veces la masa del sol

pero compactada en 360 kilómetros.

Eso es el tamaño del estado de Louisiana,

donde yo vivo.

Este efecto increíble produjo
ondas gravitacionales

que llevaron el mensaje
de este abrazo cósmico

al resto del universo.

Nos tomó mucho tiempo descubrir el efecto
de estas ondas gravitacionales,

porque lo que hacen,
la manera en que las medimos,

es buscando efectos en distancias.

Nosotros queremos medir
longitudes, distancias.

Cuando estas ondas gravitacionales
pasaron por la Tierra,

que pasaron en el 2015,

produjeron cambios en todas las distancias

las distancias entre ustedes,
las distancias entre ustedes y yo,

nuestras alturas --

todos nosotros nos estiramos
y nos achicamos un poquitito.

La predicción es que
el efecto es proporcional a la distancia.

Pero es pequeñísimo:

aun para distancias mucho más grandes
que mi poca altura,

el efecto es infinitesimal.

Por ejemplo, la distancia
entre la Tierra y el Sol

cambió por un diámetro atómico.

¿Cómo se puede medir eso?

¿Cómo pudimos medir eso?

Hace unos cincuenta años,

había unos físicos visionarios
en Caltech y MIT,

Kip Thorne, Ron Drever, Rai Weiss,

que pensaban que se podían medir
precisamente distancias

usando láseres que midieran
distancias entre espejos

que estaban a kilómetros de distancia.

Tomó muchos años y mucho trabajo
y muchos científicos

desarrollar la tecnología,
desarrollar las ideas,

y 20 años después,

hace casi 30 años, más de 20,

se empezaron a construir dos detectores
de ondas gravitacionales,

dos interferómetros,

en los Estados Unidos,

cada uno con cuatro kilómetros de largo.

Uno [está] en el estado de Louisiana,

en Livingston, Louisiana,
en medio de un bosque precioso;

el otro, en Hanford, Washington,

el estado de Washington,
en medio del desierto.

En estos interferómetros, tenemos láseres
que viajan desde el centro,

cuatro kilómetros en vacío,

se reflejan en espejos y vuelven,

y estamos midiendo
la diferencia de distancia

entre este brazo y este brazo.

Y estos detectores
son muy muy muy sensibles,

son los instrumentos
más precisos del mundo.

¿Por qué hicimos dos?

Porque las señales que queremos medir
vienen del espacio

son las que queremos medir,

pero los espejos
se están moviendo todo el tiempo,

entonces para distinguir
efectos ondas gravitacionales,

que son efectos astrofísicos
y deben aparecer en los dos detectores,

podemos distinguirlos
de los efectos locales,

que aparecen distintos,
en uno o en el otro.

En septiembre del 2015,

estábamos terminando de instalar
la segunda generación de tecnología

en estos detectores,

y todavía no estábamos
a la sensibilidad óptima que queremos --

todavía no estamos allí,

incluso dos años después,

pero ya queríamos tomar datos.

No pensábamos que íbamos a ver nada,

pero estábamos preparando para empezar
a tomar datos por unos meses.

Y la naturaleza nos sorprendió.

El 14 de septiembre del 2015,

vimos en los dos detectores

una onda gravitacional.

En los dos detectores vimos una señal

con unos ciclos que crecían
en amplitud de frecuencia

después decaían,

y eran los mismos en los dos detectores.

Eran ondas gravitacionales.

Y no solo eso, sino que,
descodificando esta forma de onda,

podíamos deducir
que venían de agujeros negros

fusionándose en uno solo,

hace más de mil millones de años.

Y esto fue --

(Aplausos)

Esto fue fantástico.

Al principio, no lo podíamos creer.

Esto no se suponía que tenía que pasar

hasta más adelante.

Fue una sorpresa para todos.

Nos tomó meses convencernos
de que esto era cierto,

porque no queríamos
dar lugar a ningún error.

Pero era cierto,

y para despejar toda duda

de que realmente los detectores
podían medir estas cosas,

en diciembre del mismo año,
medimos otra onda gravitacional

más chiquita que la primera.

La primera onda gravitacional
produjo una diferencia de distancia

de cuatro milésimas de protón.

sobre cuatro kilómetros.

Sí, la segunda detección fue más chica

pero todavía muy convincente
para nuestros estándares

A pesar de que estas son ondas
de espacio-tiempo,

no ondas de sonido,

a nosotros nos gusta
ponerlas en parlantes y escucharlas.

Le decimos a esto
"la música del universo".

Aquí les quiero hacer escuchar
las primeras dos notas

de esta música.

(Silbido)

(Silbido)

La segunda, la más cortita
fue la última fracción de segundo

de estos dos agujeros negros,

que en esa fracción de segundo
emitieron un montón de energía --

tanta energía -- como la de tres
soles convirtiéndose en energía

siguiendo esa fórmula famosa,

E = mc2.

¿Se acuerdan?

Esta música, en realidad,
a nosotros nos encanta tanto,

bailamos con esto,

que se la voy a hacer escuchar de nuevo.

(Silbido)

(Silbido)

¡Es la música del universo!

(Aplausos)

Frecuentemente la gente me pregunta ahora:

¿Para qué sirven
las ondas gravitacionales?

Y ahora que ya las descubrieron,

¿qué queda por hacer?

¿Para qué sirven
las ondas gravitacionales?

Cuando a Borges le preguntaron:

"¿Para qué sirve la poesía?"

Él a su vez preguntó:

"¿Para qué sirve el amanecer?

¿Para qué sirven las caricias?

¿Para qué sirve el olor a café?"

Y él se respondió:

"La poesía sirve para el placer,
para la emoción, para vivir".

Y entender el universo,

esta curiosidad humana
por saber cómo funciona todo

es parecido.

La humanidad, desde tiempo inmemorial,

y todos nosotros, todos ustedes de chicos,

cuando se mira el cielo por primera vez

y se ven estrellas, uno se pregunta:

"¿Qué son las estrellas?"

Esa curiosidad es lo que nos hace humanos.

Y eso es lo que hacemos con la ciencia.

A nosotros nos gusta decir

que las ondas gravitacionales
ya están sirviendo,

porque estamos abriendo
una nueva manera de explorar el universo.

Hasta ahora, pudimos ver
la luz de las estrellas

a través de las ondas electromagnéticas.

Ahora podemos escuchar
el sonido del universo

aun de cosas que no emiten luz,
como ondas gravitacionales.

(Aplausos)

(Inglés) Gracias.

(Aplausos)

Pero ¿solo para eso servirán?

¿No se deriva ninguna tecnología
de ondas gravitacionales?

A lo mejor, sí.

Pero va probablemente
a tomar mucho tiempo.

Hemos desarrollado tecnología
para detectarlas,

pero las ondas mismas,
a lo mejor se descubra de acá a cien años

que sirven para algo.

Pero toma mucho tiempo
derivar tecnología de la ciencia

y no es por eso que lo hacemos.

Toda tecnología se deriva de la ciencia,

pero la ciencia la hacemos

para el placer.

¿Qué nos queda por hacer?

Muchísimo.

Muchísimo. Esto es recién el comienzo.

A medida que hacemos
los detectores más sensibles --

y nos queda bastante por hacer --

no solo vamos a ver más agujeros negros,

vamos a poder hacer un catálogo
para saber cuántos hay, dónde están

cuán grandes son,

sino que también,
vamos a ver otros objetos.

Vamos a ver la fusión
de estrellas de neutrones,

que se convierten en un agujero negro.

Vamos a ver nacer a un agujero negro.

Vamos a poder ver estrellas rotantes
en nuestra galaxia

produciendo ondas sinusoidales.

Vamos a poder ver explosiones
de supernovas en nuestra galaxia.

Es todo un espectro de nuevas fuentes
que vamos a estar viendo.

Nos gusta decir

que hemos agregado un nuevo sentido
al cuerpo humano:

ahora, además de ver,

podemos escuchar.

Esto es una revolución en la astronomía,

así como cuando Galileo
inventó el telescopio,

o como cuando al cine mudo
se le agregó el sonido.

Esto es apenas el comienzo.

Nos gusta pensar

que el camino de la ciencia
es muy largo --

muy divertido, pero muy largo --

y esta gran comunidad internacional
de científicos trabajando en equipo

desde muchos países, todos juntos,

estamos ayudando a construir este camino,

poniendo luces,

a veces encontrando desvíos,

y construyendo, a lo mejor,

una autopista al universo.

Gracias.

(Aplausos)