Astronomía de vanguardia: observatorios de ondas gravitacionales
La astronomía, tan antigua como el hombre, inicialmente se valía de la vista como aparato de registro. El desarrollo de la óptica moderna nos ha permitido observar regiones del universo cada vez más lejanas y con mayor resolución.
Desde nuestros ojos hasta el telescopio espacial Hubble se detecta radiación electromagnética. El espectro visible nos permite ver los colores de la explosión de una supernova e inferir la composición de las estrellas. Las ondas de radio permiten medir los pulsos generados por estrellas de neutrones y los rayos X pueden informarnos de los discos de materia en las vecindades de un agujero negro. Estos son solo algunos ejemplos de observaciones astronómicas con métodos que hoy podrían ser considerados convencionales.
Recientemente, la astronomía expandió su alcance con la creación de observatorios de ondas gravitacionales. Uno de ellos, el Observatorio de Ondas Gravitatorias por Interferometría Láser (LIGO por sus siglas en inglés) detectó la colisión de dos agujeros negros el pasado 14 de septiembre de 2015.
Dos agujeros negros que orbitan mutuamente alrededor de su centro de masa son conocidos como un agujero negro binario. El fenómeno de colisión de agujeros negros es descrito por la Teoría de la Relatividad General compilada por Albert Einstein.
El planteamiento y desarrollo de LIGO tomó décadas. El esfuerzo fue liderado por Barry C. Barish, Kip S. Thorne y Rainer Weiss. Su trabajo les valió el premio Nobel de Física en 2017. LIGO se conforma por dos observatorios, uno en Washington y otro en Louisiana, y cada uno de ellos está compuesto por un interferómetro láser kilométrico.
Un interferómetro puede ser descrito como dos brazos láseres perpendiculares en forma de “L” que usan la luz en cada brazo como un cronómetro. Ante la ausencia de movimiento, el tiempo de recorrido en cada brazo permanece constante.
La colisión de agujeros negros emite ondas gravitacionales que perturban y se propagan en el espacio-tiempo. El espacio-tiempo puede ser pensado como el tejido o la estructura del universo. Las ondas gravitacionales se propagan a través de la tierra y la distorsionan. Esta distorsión afecta el haz láser, que funge como cronómetro, y permite determinar las propiedades de la onda gravitacional. De esta forma, se infieren las propiedades del agujero negro binario. La perturbación casi simultánea en ambos observatorios sirve para corroborar que la medición sea real.
El éxito de LIGO abrió la posibilidad de desarrollar un observatorio más ambicioso. Laser Interferometer Space Antenna (LISA), que podría traducirse como la Antena Espacial por Interferometría Láser, planea establecer un observatorio de ondas gravitacionales en nuestro sistema solar. LISA consiste en tres módulos espaciales con una separación de 5 millones de kilómetros entre sí. Esto es aproximadamente un millón de veces más grande que LIGO. En caso de lograrlo, LISA podrá detectar colisiones de galaxias, o precisamente, en los centros de los agujeros negros supermasivos. El lanzamiento tentativo de LISA se tiene programado para 2034. La misión espacial está diseñada para durar de cuatro a ocho años. La astronomía moderna suena más fuerte que nunca.
