18/Jul/06

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Lanzan proyecto para escudriñar el 96% del universo oculto hasta ahora

Científicos alemanes y británicos buscan detectar ondas gravitacionales en el espacio. El concepto fue desarrollado por Einstein hace más de 100 años, pero nadie ha detectado una.

(La Jornada) - Provienen de la profundidad del espacio y surgen de los hechos más violentos imaginables: desde explosiones de estrellas hasta colisiones de agujeros negros. Sin embargo, son de los fenómenos más elusivos del universo; tanto, que es muy probable que atraviesen nuestro cuerpo sin que nos demos cuenta.

Albert Einstein fue el primero en predecir la existencia de las ondas gravitacionales al formular su teoría general de la relatividad en 1916, pero en realidad nadie ha detectado una. Se supone que son generadas por objetos de masa colosal que se mueven a altas velocidades, pero la prueba de su existencia, hasta ahora, ha sido sólo teórica.

Esto podría cambiar con uno de los experimentos más extravagantes que se llevan a cabo en Europa. Se llama detector de ondas gravitacionales y es un esfuerzo conjunto de científicos británicos y alemanes por capturar la esencia de la teoría einsteniana de hace casi un siglo.

Se trata de un instrumento emplazado en Hanover, Alemania, que la semana pasada entró en funcionamiento por un periodo de 18 meses para capturar una onda gravitacional: una ondulación o distorsión en esa entidad relativista conocida como "espacio-tiempo".

Genialidad de Einstein

Si el experimento es exitoso será confirmada la genialidad de Einstein. También permitirá realizar un sondeo profundo del tejido oculto del universo: la misteriosa "materia oscura" de que está formado más de 95 por ciento del cosmos y que, sin embargo, no se puede ver con telescopios.

"En general, la astronomía convencional observa lo que viene del exterior de las estrellas", dice la profesora Sheila Rowan, de la Universidad de Glasgow, Escocia.

"Por eso no sabemos en realidad qué pasa dentro de las estrellas. Por eso detectar las ondas gravitacionales nos permitiría observar lo que viene del interior de las regiones menos visibles del espacio", añade.

El detector funcionará junto con tres máquinas más instaladas en Estados Unidos. El conjunto forma un instrumento global que por primera vez debe tener suficiente sensibilidad para medir ondas gravitacionales.

Se requiere también la ayuda de cuatro detectores para cerciorarse de que un resultado positivo es genuino y no una falsa alarma, lo cual ya ocurrió a finales de los años 60.

Una máquina para detectar y medir ondas gravitacionales actúa como un telescopio capaz de escudriñar los rincones más ocultos del universo, normalmente inaccesibles a los telescopios convencionales.

La astronomía de ondas gravitacionales debe ser capaz, por ejemplo, de acumular información precisa sobre la distribución de estrellas de neutrones y agujeros negros, y sobre las catástrofes cósmicas, como el colapso o explosión de estos cuerpos celestes o la fusión de dos.

Inclusive, los restos gravitacionales del Big Bang —la explosión que creó el universo hace 13 mil millones de años— pueden ser detectados a medida que las ondas atraviesan el espacio.

"Se ha dado el primer paso en la astronomía de las ondas gravitacionales, lo que nos permitirá observar el 96 por ciento del universo que ha estado oculto hasta ahora", dice el profesor Karsten Danzmann, jefe del Centro Internacional de Física Gravitacional de la Universidad de Hanover.

"Si hay una supernova cercana en los dos meses siguientes nuestras prosibilidades de detectar y medir sus ondas gravitacionales son buenas", comenta Danzmann. "Estamos abriendo un nuevo capítulo en la larga historia de la astronomía con la observación directa del lado oscuro del universo: agujeros negros, materia oscura y la reverberación del Big Bang."

Las ondas gravitacionales son generadas por objetos con gran masa que se mueven por el espacio a altas velocidades. La gravedad de tales objetos distorsiona el espacio-tiempo y envía a través del universo ondulaciones que se extienden y abarcan todos los objetos a su paso.

Sin embargo, esas ondas son tan débiles que han escapado a los esfuerzos de los físicos por detectarlas en los 40 años pasados. Inclusive, si una supernova estallara dentro en nuestra galaxia, la onda gravitacional que produciría se habría disipado con rapidez cuando hubiese llegado a la Tierra.

La onda gravitacional afectaría la separación entre la Tierra y el Sol por una distancia de un átomo y sólo durante unos centésimos de segundo.

Como el objetivo de los científicos es detectar ondas gravitacionales de galaxias más distantes, la sensibilidad tiene que ser miles de veces mayor. Esto significa que, a una distancia de un kilómetro, un instrumento tendría que detectar una distorsión de un milésimo del diámetro de un núcleo atómico.

El experimento

El detector está ubicado en Alemania y ha sido denominado GEO 600. Está programado para trabajar con ayuda de rayos láser que corren por sus brazos (de 600 metros de largo) dispuestos en ángulo recto.

Unos espejos colocados en el centro y en cada brazo reflejan dos haces de láser a lo largo de cada brazo. Los haces se envían de vuelta al centro, donde interfieren perfectamente entre sí, de tal forma que se nulifican... y en ese punto la luz se vuelve oscuridad total.

Si una onda gravitacional pasa por el instrumento, debe distorsionar la distancia entre los espejos que rematan los dos brazos. Esta distorsión debe eliminar la interferencia "destructiva" de los dos haces de láser con un resultado: el brillo de la luz donde una vez hubo oscuridad. Si esto ocurre, se habrá detectado una onda gravitacional. Es un ingente reto técnico, porque las distancias de distorsión son de fracciones del ancho de un cabello humano.

Los retos técnicos que afrontarán los físicos son la contaminación de los espejos por partículas de polvo y los sismos, cuya vibración obligaría a cerrar los detectores hasta que todos los tremores pasen.

La sensibilidad del instrumento se ha mejorado desde su primera prueba, en 2002. "En esos días sólo podíamos llegar a una pequeña fracción de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Hoy nuestra sensibilidad se ha multiplicado por un factor de 3.000 y podemos detectar eventos a distancias superiores que la que nos separa de la galaxia de Andrómeda", asegura Karsten Danzmann.

El profesor Jim Hough, de la Universidad de Glasgow, confía que pronto se encontrará una onda gravitacional. "Las posibilidades de detectarlas en dos años son de 50 por ciento, pero al irse mejorando la sensibilidad de los instrumentos se podrá garantizar la detección en 2013."

Hough tiene intereses personales en el proyecto. En agosto pasado la casa Ladbrokes abrió las apuestas (500:1) sobre detectar ondas gravitacionales en 2010, lo cual llevó a muchos físicos a interesarse en el juego. La apuesta se fijó en 45 dólares, cuando los momios habían bajado a 100:1. Pocas semanas después habían descendido a 2:1.

Aportado por Eduardo J. Carletti