Juan Carlos Beamin y descubrimiento sobre ondas gravitacionales: “Es posible que gane el Nobel”

Un grupo de científicos reveló una importante evidencia sobre las ondas gravitacionales, las ondas en el tejido del espacio-tiempo predichas por Albert Einstein hace más de un siglo, señalando que están impregnando el universo a bajas frecuencias, creando un zumbido de fondo cósmico.

Los nuevos hallazgos muestran que el espacio está inundado de estas ondas gravitacionales, que oscilan durante años o más y parecen originarse principalmente a partir de pares de agujeros negros supermasivos que se juntan en espiral antes de fusionarse.

“Las ondas gravitacionales son creadas por objetos astronómicamente densos en nuestro universo, generalmente en órbita unos alrededor de otros. Éstas en realidad estiran y comprimen el espacio-tiempo mientras viajan a través del universo”, dijo en una nota de Qué Pasa, el astrofísico de la Universidad Estatal de Oregón, Jeff Hazboun, miembro de la colaboración científica que llevó a cabo la investigación y autor principal de uno de los artículos que describen los hallazgos en Astrophysical Journal Letters.

Einstein en 1916 propuso la existencia de ondas gravitacionales como consecuencia de su innovadora teoría general de la relatividad, que representaba la gravedad como la distorsión del espacio y el tiempo por la materia. Hasta su detección en 2016, los científicos solo habían encontrado evidencia indirecta de su existencia, desde la década de 1970.

Bernardita Ried, divulgadora científica del Observatorio Astronómico nacional de la Universidad de Chile, explica que este estudio es súper importante, porque abre una nueva área en las ondas gravitacionales. “Lo que habíamos visto hasta ahora era de un tipo, y ahora vemos algunas de diferentes frecuencias, con otra técnica, con baja frecuencia, y corresponde a lo que se generaría cuando tenemos agujeros negros supermasivos”.

Por eso es que lo más importante de este descubrimiento es que por primera vez se detectó el fondo cósmico de ondas gravitacionales. “Esto es relevante porque era algo que estaba en los cálculos, en las simulaciones, pero nunca se había podido detectar u observar”, señala Juan Carlos Beamin, astrónomo y conductor del podcast Conversemos de Astronomía.

El destacado estudio, tiene posibilidades de ganar uno de los mayores reconocimientos a nivel mundial. Esto porque en el futuro y tras otros experimentos que lo confirmen u otras observaciones, “es posible que este sea un descubrimiento que gane el Nobel”, explica Beamin.

Este reconocimiento podría ser posible, porque el estudio, permite estudiar de otra forma el Universo, poner a prueba algunas teorías de ”cómo funciona nuestro universo y evoluciona a gran escala, y por ende nos ayuda profundamente a entender cosas de física fundamental y cosmología”, añade.

Pero para que este suceso pueda hacerse realidad, se necesitan confirmaciones externas, o sea que otras personas hagan observaciones con otros radiotelescopios y que la comunidad entera se convenza de que esto es real y probablemente también entender cuál es la causa final de estas ondas.

¿En qué aporta este descubrimiento para la población? Beamin explica que quizá para las personas es difícil entender cómo aporta algo en el “día a día”, “o sea esto no va a bajar el precio del pan ni hacer estabilizar la inflación obviamente, pero sí que ayuda a entender la física fundamental”.

Entender cómo funciona el universo a veces no tiene aplicaciones directas en el corto plazo pero sí puede en el futuro lejano, puede ayudar en temas de transporte espacial, o en desarrollar nueva tecnología, pero eso es muy especulativo y a largo plazo porque la tecnología que se requeriría para hacer algo con esta información está décadas o quizás siglos adelantado.

Objetos llamados púlsares, los núcleos extremadamente densos de estrellas explotadas que giran a la velocidad de las batidoras de cocina, fueron cruciales en la nueva investigación. Sesenta y ocho púlsares se utilizaron para reunir las pruebas, de este estudio que tomó 15 años.

José Utreras, doctor en astronomía de la Universidad de Chile y divulgador del centro de astrofísica CATA, indicó que este descubrimiento es valioso, ya que “muestra que se pueden detectar estas ondas que son una puerta al estudio de la fusión de agujeros negros supermasivos, a los primeros instantes del Universo y posiblemente a la física fuera del modelo estándar”.

El descubrimiento se demoró muchos años porque las ondas gravitacionales perturban el espacio tiempo de manera muy lenta, pueden pasar años o incluso décadas antes de que se pueda observar el fenómeno completo.

Por ejemplo, para decir que la Tierra orbita en torno al sol, no se puede observar una vez, se tiene que observar en repetidas ocasiones hasta que se de cuenta que efectivamente describe una elipse en el cielo con un periodo de un año en torno al Sol.

“Quizá no necesitas observar un año entero pero al menos unos meses lo mismo, en este caso estas ondas se demoran en pasar y como se demoran años o décadas tienes que observar por lo menos durante unos años, en este caso 15 años para poder confirmar el proceso y las ondas”, comenta Beamin.

Además, se requería mucha precisión en las órbitas de la Tierra y otros planetas, ya que se necesitan corregir efectos del sistema solar, movimientos particulares de nuestro planeta, en especial cómo afecta el centro del sistema solar, el planeta Júpiter, Saturno, la misma Tierra etcétera.

Asimismo, con las observaciones de la sonda Juno que fue a Júpiter, recién se puede tener la precisión suficiente en la órbita de Júpiter para disminuir los errores en las mediciones.

La señal de la onda gravitacional se observó en 15 años de datos obtenidos por el Observatorio Norteamericano de Nanohercios para Ondas Gravitacionales (NANOGrav) Physics Frontiers Center (PFC), una colaboración de más de 190 científicos de Estados Unidos y Canadá.

Los investigadores describieron el fondo de ondas gravitacionales del Universo como el equivalente a escuchar el zumbido de un gran grupo de personas hablando en una fiesta, sin poder distinguir ninguna voz individual.

El descubrimiento se anunció siete años después de que los investigadores anunciaran que habían detectado por primera vez la existencia de ondas gravitacionales generadas por dos agujeros negros distantes: objetos extraordinariamente densos con una gravedad tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. El movimiento de los agujeros negros y otros objetos masivos puede causar ondas gravitacionales.

Este descubrimiento, abre paso a que ahora se pueda explorar el fondo cósmico de ondas gravitacionales y con nuevos experimentos y nuevos observaciones tratar de entender cada una de ellas, “hoy podemos entenderlas todas en su conjunto como por poner un ejemplo, esto es como una sinfonía y nos llega todo el sonido de una” explica Juan Carlos.

El siguiente paso sería entender cada instrumento por separado y entender, “por así decirlo cómo las partituras qué le dio origen a cada una de las ondas que hoy día se detectan como un todo ese es el siguiente paso importante para poder entender el origen de cada onda y la sinfonía por completo” añade el especialista.

Esa investigación involucró al Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO). “Tenemos pruebas sólidas de un zumbido de ondas gravitacionales en una nueva banda del espectro de estas ondas. Estas frecuencias son de 10 a 12 órdenes de magnitud más pequeñas que las detectadas por LIGO y tienen longitudes de onda de años luz de largo”, señala Hazboun.

“La explicación más simple de estas ondas gravitacionales es un conjunto de binarios de agujeros negros supermasivos (agujeros negros que se orbitan entre sí) en nuestro vecindario cósmico. Otras explicaciones incluyen nueva física interesante cerca del Big Bang”, agrega Hazboun, refiriéndose al evento que marcó el origen del universo hace unos 13.800 millones de años.