Territorio Gravedad
Un proyecto de divulgación
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lunes, 26 de noviembre de 2018
Territorio Gravedad - Carlos Barceló
lunes, 1 de octubre de 2018
Ondas gravitacionales - Miguel Zumalacárregui Pérez
¿Por
qué ha tenido tanta repercusión el descubrimiento de las ondas gravitacionales?
(Por
Miguel Zumalacárregui Pérez)
Capítulo 14 de CIENCIA, y además lo entiendo!!!
En
noviembre de 1915, Albert Einstein daba el toque final a lo que sería una de
las joyas del conocimiento humano. Tras una década de trabajo consiguió
sintetizar las ecuaciones que gobiernan la teoría de la relatividad general,
una construcción matemática de gran belleza que describe la gravedad en
términos de la curvatura del espacio tiempo. Einstein dedicó diez años a
completar esta gesta, pero la aventura no hacía sino empezar, pues en las
próximas décadas se fueron entendiendo y confirmando las predicciones más
psicodélicas de esta hermosa teoría, desde la expansión del universo, indicando
que existe un origen del tiempo, hasta la existencia de agujeros negros en los
que el tiempo se detiene. Cien años después solo una predicción clave de la
relatividad general quedaba por confirmarse: la existencia de ondas
gravitacionales, ínfimas distorsiones del tejido espaciotemporal que viajan a
la velocidad de la luz. Este fenómeno pudo demostrarse por fin, un siglo
después de haberse formulado la teoría.
La detección de ondas gravitacionales
es y será uno de los hallazgos científicos más importantes del siglo XXI. Se
trata de un logro tecnológico sin precedentes, fruto de décadas de esfuerzo y
una intensa colaboración a nivel internacional. Este hito abre una nueva
ventana al universo que nos permitirá escuchar los fenómenos más extremos del cosmos,
fenómenos que de otra forma permanecerían ocultos y que podremos usar para
entender la gravedad en mayor profundidad. Y esto es esencial, ya que la
gravedad está íntimamente ligada a muchos de los grandes problemas en física
teórica, desde la unificación de las fuerzas hasta el origen del universo.
Independientemente de como lleguen a resolverse estos misterios, las ondas
gravitacionales nos ayudarán a entenderlos y nos abrirán la puerta a fenómenos
nuevos e inesperados.
Las ondas gravitacionales no son muy
distintas de las ondas que se producen en la superficie de un estanque, las
ondas que propagan el sonido en el aire, o las ondas electromagnéticas que dan
lugar a la luz visible o la radio: se generan por una fuente, se propagan hacia
el exterior de ésta, perdiendo intensidad en el camino, y producen ciertos
efectos a su paso que permiten detectarlas con las técnicas adecuadas. Una
diferencia entre las ondas gravitacionales
y electromagnéticas es que las primeras se parecen más al sonido: son
emitidas por la totalidad de un sistema y no solo por su superficie. Por este
motivo no se habla de “ver” ondas gravitacionales, sino que se las “escucha”. Y
hay que escucharlas con suma atención, pues la gravedad es una fuerza
extremadamente débil. Sabemos esto porque con nuestras piernas somos capaces de
vencer la fuerza que ejercen las casi 6 cuatrillones de toneladas de la
tierra (6·1024 kg) [1]. Esta debilidad convierte el estudio de las
ondas gravitacionales en una ciencia tremendamente desafiante, pues incluso los
fenómenos más violentos del universo producen distorsiones ínfimas y
detectarlas desafía los límites de nuestra tecnología.
La primera onda gravitacional jamás
detectada, GW150914, cruzó la tierra el 14 de septiembre de 2015. Sin embargo
su viaje empezó hace más de mil millones de años, cuando dos agujeros negros
que estaban orbitando en una galaxia lejana colapsaron y se fundieron en un
agujero negro mayor. Aunque cada uno de estos agujeros negros tenía una masa
unas 30 veces mayor que nuestro Sol (¡y este es unas cien millones de veces más
pesado que la Tierra!) la fusión se produjo en menos de dos décimas de segundo.
Este proceso, tan rápido y violento liberó una cantidad de energía
correspondiente a 3 veces la masa del Sol en forma de ondas gravitacionales. Al
igual que el sonido del trueno es apenas audible cuando la tormenta es
distante, el rugido de este proceso monstruoso apenas es perceptible a su
llegada a la tierra.
Detectar las ondas gravitacionales ha
sido un desafío épico a nivel tecnológico. Una onda gravitacional tiene el
efecto de acortar el espacio en una dirección y estirarlo en otra. Pero esta
onda se atenúa y después de un viaje de mil millones de años, incluso la
colisión de dos agujeros negros mucho más masivos que el Sol tiene un efecto
imperceptible. La distorsión del espacio es por apenas un factor 10-21,
es decir, una milésima de una trillonésima. Podemos entender lo minúsculo de
este factor con una analogía. Imaginemos que en lugar de medir distorsiones del
espacio, nos interesáramos por fluctuaciones monetarias, por ejemplo nuestros
ahorros en el banco o el valor de una acción en la bolsa. En ese caso, una
fluctuación de 10-21 es
equivalente a modificar el valor de toda la economía mundial en una
diezmillonésima de euro. Tal cantidad es tan ínfima que está muy por debajo de
la menor fracción de divisa que se considera en ningún mercado.
La colaboración LIGO (Laser
Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ha sido capaz de efectuar esta
medida histórica usando un sistema extremadamente sofisticado para detectar
estas perturbaciones en el espacio-tiempo. Cada uno de los detectores de LIGO
consiste en dos rayos láser perpendiculares, cuya interferencia permite medir
cambios en la distancia relativa que recorre cada uno de los rayos. La pequeñez
de las ondas gravitacionales hace que el estiramiento de estos brazos es menor
que el radio de un protón. Para sobreponerse a la pequeñez de esta distorsión
los espejos que reflejan los láser están suspendidos en un sistema cuádruple de
péndulos, que los aísla del movimiento de la tierra. A pesar de todos estos
trucos, multitud de efectos (que incluyen pequeños terremotos, coches pasando a
kilómetros del detector o la vibración térmica de los espejos) son mucho mas
fuertes que la señal, por lo que LIGO cuenta con dos detectores situados a
3000km en extremos opuestos de EEUU. Al contrario que todos estos efectos, una
onda gravitacional produce un patrón distintivo en ambos detectores: la misma
señal es recogida en ambos puntos, pero con unos milisegundos de retraso que la
onda gravitacional tarda en recorrer la distancia que los separa, viajando a la
velocidad de la luz.
El patrón de ondas gravitacionales
detectado por LIGO es justo lo que se espera escuchar en las últimas órbitas de
dos agujeros negros con una masa unas 30 veces mayor que la de nuestro Sol, su
fusión en un agujero negro con la masa total y la relajación de éste hasta un
estado estable. Sabemos esto por la frecuencia a la que se observan las
distorsiones en los láser de LIGO y su variación temporal, ya que la onda
oscila más rápido a medida que ambos agujeros negros se acercan. Los detalles
técnicos son muy complejos, pero la idea se puede entender con una analogía
musical. Sabemos distinguir la misma melodía tocada en distintos instrumentos,
ya que, incluso tocando las mismas notas, un contrabajo, un órgano y un trombón
son completamente diferentes, y un experto puede incluso distinguir entre
ligeras variaciones en el mismo tipo de instrumento. Un punto importante para
saber que son agujeros negros (y no otro objeto muy compacto) es por la
velocidad de las órbitas: si los objetos fueran más grandes que un agujero
negro tendrían que desplazarse más rápido que la luz para reproducir las
frecuencias que observamos, lo cual contradice la teoría de Einstein.
Vale la pena detenerse en este punto:
LIGO no solo ha detectado ondas gravitacionales, sino que también ha sido capaz
de observar dos agujeros negros orbitando y fundiéndose en un agujero negro
mayor. Este evento abre una nueva ventana al universo y a los fenómenos más
violentos que ocurren en él. Los agujeros negros son los objetos más extremos
conocidos, el estado final en la evolución de estrellas tan densas que la
gravedad las aísla del resto del universo e impide hasta a la misma luz escapar
de su interior (ver Capítulo 13). Es muy difícil estudiar estos objetos, ya que
por definición no emiten ninguna señal. Pero ahora todo esto puede cambiar,
pues hemos ganado un sentido con el que estudiar los agujeros negros, así como
otros fenómenos gravitatorios. Ya no solo podemos ver el universo, ahora
también podemos escucharlo.
Las pocas pero espectaculares
observaciones de ondas gravitacionales que hay hasta la fecha no hacen más que
arañar la superficie de lo que puede llegar a ser esta nueva ciencia. Cada
nuevo canal de observación al que se ha abierto la astronomía ha dado lugar a
descubrimientos sorprendentes e interesantes. Un claro ejemplo es la
radioastronomía, que estudia objetos astronómicos a través de las ondas de
radio, como las que empleamos para la comunicación con dispositivos móviles. La
apertura de los cielos a observaciones a través de ondas de radio dio lugar al
descubrimiento de los quasares, objetos tan brillantes y tan distantes que solo
pueden ser causados por procesos extremos en galaxias muy lejanas. Se cree que
los quasares son la radiación emitida por estrellas y nubes de gas al ser
devoradas por agujeros negros inmensos que habitan en el centro de las
galaxias, cada uno millones de veces más masivo que nuestro Sol (ver Capítulo
12). Las ondas gravitacionales nos proporcionarán nuevas pistas sobre los
agujeros negros. Pero más allá de observar estos misteriosos seres, o de ganar
nueva información sobre otros objetos como las estrellas de neutrones, sin duda
lo más vertiginoso es la posibilidad de observar objetos hasta ahora
desconocidos.
Más allá de observar fenómenos y
objetos en el universo distante, las ondas gravitacionales nos permitirán
entender mejor las leyes fundamentales que rigen nuestro universo a nivel
microscópico. Y en concreto podremos estudiar propiedades de la que es con
diferencia la fuerza peor entendida de la naturaleza: la gravedad. A pesar de
ser uno de los fenómenos más cotidianos, de agarrarnos cada minuto de nuestra existencia,
la gravedad es sin duda el fenómeno más misterioso de la física fundamental.
Una cantidad abrumadora, una fracción mayúscula de los problemas abiertos en
física fundamental están conectados de alguna manera a los fenómenos
gravitatorios y la naturaleza del espacio-tiempo. La gravedad es parte integral
en el entendimiento de problemas que van desde el origen del universo y su
destino hasta la descripción microscópica de la gravedad (a través de su
unificación con la mecánica cuántica), pasando por la naturaleza de los
agujeros negros.
Hablamos de una ciencia que está en su
infancia, y por el momento es difícil de imaginar en qué forma concreta el
estudio de las ondas gravitacionales nos podrá ayudar a entender estos
problemas tan profundos. Aunque es una idea especulativa, es muy posible que
las ondas gravitacionales nos ayuden a entender el mecanismo por el que el
universo se expande de manera acelerada (ver Capítulo 52). Este efecto
contradice la naturaleza atractiva de la gravedad predicha por la teoría de
Einstein, creando así uno de los grandes misterios de la ciencia contemporánea.
Para explicarlo se han propuesto muchos modelos basados en teorías de gravedad
alternativas. Éstas permiten que la gravedad sea más débil a escalas
cosmológicas, permitiendo que las galaxias se alejen cada vez más rápido unas
de otras. Pero muchas de estas teorías también predicen modificaciones
substanciales en el comportamiento de las ondas gravitacionales. Por ejemplo,
una clase muy importante de modelos predicen que estas viajan a velocidades
superiores a la luz, haciendo que las señales de eventos lejanos se observen
con un lapso entre la señal gravitatoria y su análogo electromagnético. Este
test no puede hacerse con agujeros negros, ya que no emiten luz al fusionarse,
pero cuando seamos capaces de observar las ondas gravitacionales de objetos
luminosos podremos descartar muchos modelos de energía oscura.
La gravedad es única y hemos ganado un
sentido con el que poder escucharla. Es la fuerza que da forma al universo,
ensambla las galaxias y las agrupa en estructuras aun mayores. La gravedad
aparece íntimamente ligada a muchos de los problemas no resueltos por la física
contemporánea [2], algunos tan antiguos como el origen del universo. También
está inseparablemente ligada a la naturaleza misma del espacio-tiempo, nos
amarra a nuestro planeta y nos limita a viajar a velocidades que son ridículas
en la escala de las galaxias. Como el amor, la gravedad es un fenómeno
atractivo y universal, a menudo demasiado obvio, débil o inalcanzable como para
llamar nuestra atención. Y como esta otra fuerza irresistible, nunca dejará de
sorprendernos.
Notas:
[1] Para una introducción a la notación en
potencias de 10 véase www.fronterad.com/?q=pequeno-mapa-mundo-en-potencias-diez-i-contando-cifras
[2]Problemas
no resueltos en física: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_unsolved_problems_in_physics
Bibliografía:
“The Perfect Theory: A Century of Geniuses and the Battle Over General
Relativity”, Pedro G. Ferreira.
Miguel
Zumalacárregui Pérez
Doctor en Física
Investigador Marie Curie - University of California at Berkeley
Nordita
Fellow – Nordic Institute for Theoretical Physics
Nació en Madrid. Actualmente es investigador Marie Curie en la Universidad de California en Berkeley (EEUU) y miembro del Instituto Nórdico de Física Teórica (Nordita, Suecia). Previamente fue investigador postdoctoral en la Universidad de Heidelberg (Alemania) y el Instituto de Física Teórica UAM-CSIC, y obtuvo el doctorado en Física en las Universidades Autonoma de Madrid y de Barcelona.
Su investigación se centra en la relación entre cosmología y gravitación, y específicamente en como utilizar datos observacionales (de ondas gravitacionales, la expansión del universo o la distribución de galaxias a grandes escalas) para entender mejor la gravedad. Mantiene el blog de divulgación:
jueves, 30 de noviembre de 2017
Ondas Gravitacionales/Gravitational Waves
Entrevista Radio
Miguel Zumalacarregui
Agencia Dicyt
LIGO
The First Observation of Gravitational Waves
¿Qué pensaría Einstein de esta manera de tocar el violín?
Gabriela Gozález
Pablo García Abia
-GW151226: A Second Confirmed Source of Gravitational Radiation
Explanation: A new sky is becoming visible. When you look up, you see the sky as it appears in light -- electromagnetic radiation. But just over the past year, humanity has begun to see our once-familiar sky as it appears in a different type of radiation -- gravitational radiation. Today, the LIGO collaboration is reporting the detection of GW151226, the second confirmed flash of gravitational radiation afterGW150914, the historic first detection registered three months earlier. As its name implies, GW151226 was recorded in late December of 2015. It was detected simultaneously by both LIGO facilities inWashington and Louisiana, USA. In the featured video, an animated plot demonstrates how the frequency of GW151226 changed with time during measurement by the Hanford, Washington detector. This GW-emitting system is best fit by two merging black holes with initial masses of about 14 and 8 solar masses at a redshift of roughly 0.09, meaning, if correct, that it took roughly 1.4 billion years for this radiation to reach us. Note that the brightness and frequency -- here mapped into sound -- of the gravitational radiation peaks during the last second of the black hole merger. As LIGO continues to operate, as its sensitivity continues to increase, and as other gravitational radiation detectors come online in the next few years, humanity's new view of the sky will surely change humanity's understanding of the universe.
-MIGUEL ZUMALACARREGUI PEREZ (NORDITA-Nordic Institute for Theorical Physics)
(20/02/2016) GW150914, la persistencia y el genio
""La detección por la colaboración LIGO de la primera onda gravitacional, conocida como GW150914 por el día en que cruzó la Tierra, ha desatado una merecida ola de entusiasmo tanto entre la comunidad científica como en el resto de la sociedad. Y no es para menos. Este descubrimiento culmina un esfuerzo tecnológico y humano de décadas, inicia una nueva era en la que podremos estudiar algunos de los fenómenos más singulares y violentos del universo (como la colisión de agujeros negros que dio origen a GW150914 en una galaxia lejana) y confirma la última predicción clave de la teoría de Einstein, que apenas el pasado noviembre cumplía 100 años.
Además de un hito en la historia de la ciencia, poder escuchar las ondas gravitacionales es un premio a la persistencia de las miles de personas que se han volcado en este esfuerzo. La búsqueda de ondas gravitacionales comenzó en los años 60 y ha sido una lucha contra dificultades técnicas extremas debido a la debilidad con que nos llegan estas ondas. A pesar de ser causada por dos agujeros negros, cada uno 30 veces más masivo que el Sol y moviéndose a casi la velocidad de la luz, GW150914 produjo una señal minúscula, una deformación relativa del espacio-tiempo de apenas un factor 10-21. Esto se corresponde a la contracción de los brazos de 4km que tiene el detector en una milésima del tamaño de un núcleo atómico. En una analogía esto equivaldría a modificar el valor de toda la economía mundial en menos de una diezmilesima de céntimo de euro. Debido a la magnitud del desafío, así como a algunas presuntas detecciones que nunca pudieron confirmarse, la comunidad de ondas gravitacionales ha trabajado con una prudencia que ha rozado la paranoia, haciendo sofisticadas y constantes comprobaciones de sus instrumentos y sus resultados.
Otro de los ecos de GW150914 ha sido una entusiasta (y también muy merecida) celebración de la figura de Albert Einstein, quien predijo la existencia de las ondas gravitacionales poco después de formular su teoría. Entre los muchos artículos sobre su vida y obra, me han llamado mucho la atención algunas recopilaciones de los errores que Einstein cometió en su carrera científica. Estas reflexiones son muy interesantes, pero me preocupa que puedan interpretarse con sorpresa, como si existiera una contradicción entre los grandes éxitos de Einstein y estos errores.
Deberíamos dejar de sorprendernos de que Einstein cometiera errores y aceptar que estos fueron parte de sus inmensos progresos. Einstein se equivocó en muchas cosas (algunas muy famosas, la mayoría menores), pero precisamente por eso consiguió hacer tantos descubrimientos importantes. En su gesta para formular la teoría de la relatividad general empeñó casi 10 años de su vida, y pese a que se dejó guiar por una buena intuición e ideas poderosas, en esos años dio muchos pasos en falso. Lo importante es que cada vez que se quedaba estancado probaba algo nuevo, aunque fuera ridículo. Así nunca se dio por vencido, aprendió de sus errores y siempre hizo todo lo posible para continuar avanzando.
Por ello es importante desterrar la idea de Einstein como aquel genio de ideas brillantes que acaso nunca se equivocaba y sustituirla por la imagen, mucho más fiel a la realidad, de alguien persistente que tuvo el ímpetu de intentar todo cuanto estaba a su alcance y la capacidad crítica para descartar las ideas que no funcionaban. La imagen idealizada de la perfección es también muy dañina, tentándonos con la inmovilidad, haciéndonos reacios a asumir riesgos e impidiéndonos ver los errores como oportunidades para aprender y desarrollar nuestro potencial.
Uno de los famosos errores de Einstein fue pensar que las ondas gravitacionales nunca serían detectadas y visto lo que ha costado hacerlo no le faltaban razones para pensar así. A pesar de todo quiero terminar pidiendo que aprendamos la lección y seamos más optimistas. Uno de los comentarios recurrentes a raíz de la observación de ondas gravitacionales es que no tienen ni tendrán ninguna aplicación práctica. Pero aunque es cierto que la gravedad es demasiado difícil de manipular ahora, tal vez nuestros hijos o nuestros nietos encuentren la forma de usar las lecciones que estamos a punto de aprender de maneras que todavía no podemos ni imaginar.""
-LESLIE A. ROGERS (University of Chicago -- CALTECH)
(07/03/2016)
""LIGO's direct detection of gravitational waves a tremendous achievement that will usher in a new era of gravitational wave astronomy. I can't wait to see what new discoveries lie ahead, as LIGO continues to listen for gravitational waves.""
-CESAR GONZALEZ ARRANZ (Planetario de Madrid)
(26/02/2016)
"""¿Qué son las Ondas Gravitacionales?
Hoy hace casi un mes se hacía pública la noticia de la detección, por primera vez, de ondas gravitacionales por parte del experimento Advanced LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). ¿Qué son realmente las ondas gravitacionales? Vamos a intentar explicarlo de la manera más sencilla posible… y sin fórmulas. Para empezar, necesitamos conocer algo sobre la Teoría General de la Relatividad, (TGR) formulada por Albert Einstein hace un siglo, ya que de sus ecuaciones se desprende la existencia real de dichas ondas. Fijaos que se ha tardado 100 años (¡!) en detectarlas.
Básicamente, esta teoría dice que cualquier masa presente en el Universo (un planeta, un satélite, una estrella, una galaxia, etc.) causa una deformación en el continuo espacio – tiempo, y es esta deformación lo que denominamos «gravedad». De manera muy simple, se puede definir el continuo espacio – tiempo como el lugar en el que están colocados todos los astros en el Universo, y lo podemos representar como si fuera una especie de malla elástica (esta es una manera de simplificar muchísimo las cosas, pero no hay otra manera porque el espacio - tiempo tiene 4 dimensiones, imposible de visualizar por nosotros pero perfectamente definible matemáticamente). Estas cuatro coordenadas son: 3 de espacio (largo, ancho y alto) y una de tiempo. Imaginad que en la malla colocamos ahora un balón de fútbol, que va a representar a un planeta: ¿qué hace el balón en la malla? La deforma. Pues de la misma manera, el planeta deforma el espacio – tiempo. Cuanto mayor sea la masa del planeta, mayor será la deformación, y más intensa la «fuerza de gravedad». Si lanzamos una canica por la malla en dirección al balón, esta canica va a acabar chocando con el balón porque va a caer por la pendiente de la malla que se crea al deformarse esta última por la presencia del balón. De igual manera, si enviamos una nave tripulada hacia el planeta, cuando esta llegue a la zona del espacio deformada por el planeta ¿qué va a sentir el astronauta que va en su interior? Pues que hay una especie de fuerza (de la «gravedad») que proviene del planeta y que lo atrae hacia él; si no pone remedio, su nave chocará con dicho planeta. Pero fijaos que no existe ninguna fuerza (gravitatoria), lo único que ocurre es que la nave sigue la forma del espacio tiempo, que está deformado por la presencia del astro. Lo mismo que le sucede a la nave de nuestro ejemplo le pasa a un rayo de luz; la luz viaja por el espacio siguiendo la geometría del espacio – tiempo, si este es curvo, la trayectoria de la luz es curva. Esta era una de las predicciones de la TGR que se comprobó experimentalmente en el año 1919 cuando se observó durante un eclipse total de Sol que la posición de las estrellas cercanas al Sol había cambiado ligeramente debido a la presencia de nuestra estrella, tal y como había predicho Einstein.
Otra de las predicciones de la TGR se ha comprobado experimentalmente hace unas semanas: las ondas gravitacionales. Pensad ahora en un objeto muy compacto y masivo, como un agujero negro o una estrella de neutrones. Si estos objetos se mueven por la malla del espacio tiempo a altas velocidades, la TGR dice que generarán en este último unas ondulaciones parecidas a las que se producen en un estanque cuando tiramos una piedra al agua. Pues ahí tenemos nuestras ondas gravitacionales: son ondulaciones en el propio tejido del espacio tiempo y que se generan en procesos en los que hay involucrada una cantidad enorme de energía. La señal que ha detectado el experimento AdvLIGO, denominada GW150914, es la onda gravitacional generada por la fusión de dos agujeros negros de 36 y 29 masas solares. El agujero negro formado tras la fusión contiene 62 masas solares… es decir, que las 3 masas solares que faltan para completar la suma se han convertido en energía para ondular el espacio-tiempo y que lo detectemos en la Tierra en forma de ondas gravitacionales. Solo fenómenos muy energéticos y objetos muy masivos y compactos son capaces de crear ondas gravitacionales detectables por los experimentos en tierra. Esta confirmación de las ondas gravitacionales ofrece a los científicos una nueva manera de estudiar el Universo que nos rodea, por eso es tan importante este descubrimiento. En fin, esperamos que este texto os haya ayudado a comprender mejor qué demonios es eso de las ondas gravitacionales…
Artículo del Physical Review Letters:
http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102
http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102
"""
-RICARDO DORDA (Universidad de Alicante)
(25/02/2016)
"""Es bien conocido que el universo a gran escala está regido por la fuerza gravitatoria, que moldea desde lo sistemas estelares a los cúmulos de galaxias. Sin embargo, la inmensa mayoría de la información que obtenemos del universo se hace mediante información electromagnética, no pudiendo acceder a una fracción considerable del universo que aunque no emite luz, tienen efectos gravitatorios de importancia capital (como la materia oscura, pero también objetos como los agujeros negros).Por tanto, esta primera detección de ondas gravitatorias es un hito equivalente al empleo del telescopio o al empleo de rangos electromagnéticos más allá del óptico para la observación astronómica, ya que como ellos, nos abre la puerta a un universo que antes nos resultaba "invisible". Y aunque actualmente la detección de las ondas gravitatorias es aún una ciencia en pañales, dando sus primeros pasos tambaleantes, con el tiempo ¡qué secretos podrá desvelarnos! Sea, como sea, este descubrimiento marcará un antes y un después en nuestro conocimiento del universo, aunque aún no resulte evidente."""
-JUAN GARCIA-BELLIDO CAPDEVILA (IFT-CSIC-UAM Madrid)
Artículo en Blog Investigación y Ciencia
"""Terminaba mi blog del 25 de marzo de 2011 augurando el inicio de una nueva era de la astronomía con la detección de ondas gravitacionales por el experimento Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational wave Observatory) en un futuro próximo. Pues bien, el futuro ya está aquí. El jueves pasado, 11 de febrero de 2016, pudimos seguir en directo la rueda de prensa que los fundadores del experimento, Reiner Weiss, Ronald Drever y Kip Thorne, dieron en Washington, en la sede de la National Science Foundation americana, describiendo la detección de la señal inequívoca de ondas gravitacionales emitidas por un sistema binario de agujeros negros que caen en espiral, el uno hacia el otro, y terminan fusionándose en otro agujero negro de mayor masa.
-IGNACIO DURAN ESCRIBANO (Universidad de Santiago de Compostela)
(23/02/2016)
"""Poco puedo yo añadir a lo mucho que se ha comentado sobre
esta primera observación de las ondas gravitacionales.
Tal vez, resaltar que era algo previsto por una teoría que esta hoy en día
muy contrastada y que lo primero que hay que hacer es aprovechar este
indudable éxito para mejorar la técnica y poder tener mayor sensibilidad,
lo que, verosímilmente, conduciría a incrementar la estadística de los
sucesos detectables.
Contestando a Hector Socas y a cuantos se sienten perdidos en la
interpretación de la noticia, creo que lo mas fácil de entender es pensar
en que la velocidad de la luz en el vacio se ve perturbada por la gravedad.
El valor de c sigue siendo una constante universal que sirve para definir
los patrones del Sistema Internacional de Unidades de Medida, lo único
que sucede es que la teoría de la relatividad introduce unas pequeñas
correcciones en el caso de que el campo gravitatorio sea no despreciable."""
(12/02/2016) Artículo en el País
"""La celebración del centenario de la gran obra de Einstein parece no tener fin. Como colofón a la fiesta, la colaboración LIGO acaba de anunciar una detección directa de ondas gravitacionales. Es la última de las predicciones clásicas de la teoría general de la relatividad, que proporciona nuestra descripción más fundamental de la naturaleza del espacio y el tiempo.
...
"""
Blog Física Teórica
-MIGUEL ZUMALACARREGUI PEREZ (NORDITA-Nordic Institute for Theorical Physics)
(20/02/2016)
Bitácora
"""La detección de ondas gravitacionales procedentes de la colisión de agujeros negros es uno de los hallazgos científicos más importantes de los últimos años. Se trata de un logro tecnológico sin precedentes, fruto de décadas de esfuerzo y una intensa colaboración a nivel internacional. Este hito abre una nueva ventana al universo que nos permitirá escuchar los fenómenos más extremos del cosmos, fenómenos que de otra forma permanecerían ocultos y que podremos usar para entender la gravedad en mayor profundidad. Y esto es esencial, ya que la gravedad está íntimamente ligada a muchos de los grandes problemas en física teórica, desde la unificación de las fuerzas hasta el origen del universo. No se cual será la respuesta a estos misterios, pero estoy convencido de que las ondas gravitacionales nos ayudarán a entenderlos y de que las respuestas no dejarán de sorprendernos y fascinarnos."""
-MIGUEL ZUMALACARREGUI PEREZ (NORDITA-Nordic Institute for Theorical Physics)
(20/02/2016)
Bitácora
"""La detección de ondas gravitacionales procedentes de la colisión de agujeros negros es uno de los hallazgos científicos más importantes de los últimos años. Se trata de un logro tecnológico sin precedentes, fruto de décadas de esfuerzo y una intensa colaboración a nivel internacional. Este hito abre una nueva ventana al universo que nos permitirá escuchar los fenómenos más extremos del cosmos, fenómenos que de otra forma permanecerían ocultos y que podremos usar para entender la gravedad en mayor profundidad. Y esto es esencial, ya que la gravedad está íntimamente ligada a muchos de los grandes problemas en física teórica, desde la unificación de las fuerzas hasta el origen del universo. No se cual será la respuesta a estos misterios, pero estoy convencido de que las ondas gravitacionales nos ayudarán a entenderlos y de que las respuestas no dejarán de sorprendernos y fascinarnos."""
-JOSE RAMON MARTINEZ SAAVEDRA (ICFO-The Institute of Photonics Sciences)
(20/02/2016)
"""La detección de ondas gravitacionales por parte del experimento LIGO supone un auténtico hito desde múltiples puntos de vista; al margen de su resultado primario (la prueba experimental de la existencia de ondas gravitacionales), este experimento y su experimento hermano en Europa VIRGO suponen un éxito más a añadir al paradigma cada vez más extendido de una ciencia colaborativa y multidisciplinar, en la que cientos de científicos y especialistas en diversas ramas del saber colaboran para conseguir avanzar día tras día los modestos y a la par impresionantes límites del conocimiento humano.
Particularmente desde el punto de vista de la fotónica, los detectores del LIGO son una auténtica obra maestra de las ciencias y las tecnologías fotónicas: su capacidad de detección es tal que la principal fuente de errores para frecuencias altas se debe, más que a defectos de diseño de los aparatos, a los límites fundamentales que la física cuántica introduce a la hora de emplear radiación electromagnética a dichas frecuencias. La constatación de haber sido capaces de diseñar y construir en la práctica un detector de estas características es, a todas luces, impresionante."""
-ALICIA SINTES (GRG-UIB Grupo Relatividad y Gravitación-Universidad Islas Baleares)
(11/02/2016)
Las Ondas Gravitacionales (nota de prensa)
LIGO-UIB
GRG-UIB
-ALEX MONRAS (UAB Universidad Autónoma de Barcelona)
(17/02/2016)
"""Se usará la Metrología Cuántica en el próximo upgrade???"""
Enlaces recomendados:
nature photonics
las propiedades del gravitón...
Does the discovery of gravitational waves...
-JAVIER SAMPEDRO
(12/02/2016) Ondas de gravedad, otro paso de gigante. (Artículo en el Pais.com)
Artículo completo
-HECTOR SOCAS NAVARRO (IAC Instituto Astrofísico de Canarias)
(12/02/2016) Si una gravitonda pasa y nadie la mide.
Artículo en facebook.
"""Quería comentar una sutileza que no he visto mencionada por ahí sobre el tema este de las gravitondas. Resulta que al pasar perturban el espacio-tiempo. Esto quiere decir, entre otras cosas, que la distancia entre dos puntos se ve ligeramente alterada (de hecho así es como se han detectado). Pero ¿qué significa exactamente esto? Uno pensaría que significa que, si estoy sentado a un metro del mando a distancia, al pasar la onda estaré, por ejemplo a 101 centímetros (exagerando mucho, probablemente la mayor exageración de mi vida... que ya es decir). O sea, que si en ese momento cojo el metro, voy a medir 101 centímetros de distancia. Pues no. Porque el metro en ese espacio también se habrá dilatado... igual que la distancia (asumiendo que las fuerzas internas no vuelven a contraerlo, claro). Con lo cual mi metro seguirá midiendo 100cm. ¿Está realmente más lejos el mando? Si extiendo el brazo para cogerlo, mi brazo también medirá 1cm más por efecto de la gravitonda, con lo cual lo voy a tener que alargar exactametne la misma distancia que antes. Pero entonces, ¿mi metro mide realmente un metro? Antiguamente el metro se definía en función de la longitud de una barra de acero guardada en París. Desde este punto de vista mi metro sí seguiría midiendo un metro. Porque para comparar dos longitudes, según la relatividad, hemos de llevar los dos objetos al mismo sitio. Si llevo mi metro a París, comprobaré que sigue midiendo lo mismo. O, si por contra, traigo la barra de hierro parisina a mi casa y la pongo en el espacio que ha dilatado la gravitonda, pues la barra también se dilatará ese pedacito y seguirá midiendo lo mismo que mi metro (sólo que en este caso los dos son más grandes). Así que con esa definición antigua de metro, podría afirmar con certeza que la distancia a mi mando sigue siendo un metro, pero un metro largo, en este caso. Justamente por esto (bueno, no por esto pero viene al pelo), se cambió la definición para hacerla en función de cuánta distancia recorre la luz en un cierto tiempo. Y con esta definición ya sí que podemos entender lo que está pasando. Porque la luz no se "dilata" con el espacio. Se enrojece, eso sí, pero no cambia su capacidad de hacer de vara de medir. Con la luz sí que podríamos ver que ese espacio ahora es mayor, que el mando a distancia está un poco más lejos. (A)LIGO usa la propagación de la luz para medir distancias. Menos mal, porque con cualquier otro método de medición, que el espacio se expanda o contraiga es bastante irrelevante.
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I wanted to discuss a subtlety about gravitational waves that I haven't seen mentioned elsewhere. Turns out that, as they propagate, they perturb the space-time continuum. This means that, among other things, the distance between two points is changed slightly (in fact, that's how they were detected). But what does this really mean? One would think that, if I'm sitting one meter away from my TV remote, a passing wave would alter the distance to, say, 101 centimeters (that's exaggerating a lot, it's probably the worst exaggeration I've ever made). So, if right at that time I take the measuring tape, I will measure a distance of 101cm, right? Well, no. Because my measuring tape would also get stretched... just like the distance (neglecting the effects of internal forces that might oppose the stretching). So my measuring tape would still measure 100cm. Is the remote really farther away then? If I reach out for it, my arm would also stretch an additional cm because of the gravitational wave, which means I'd need to extend my arm exactly the same distance as before. But then, is my measuring tape still a good one? In the old days, a meter was defined by the length of a steel bar in Paris. From that point of view, my measuring tape is still perfectly accurate. Because, in order to compare two lengths, relativity requires to make the comparison at the same spatial location. If I take my tape to Paris, I'd get that it still has the same length. And conversely, if I bring the Parisian bar to my house and place it in the space stretched by the wave, then the bar will also stretch and it will still be in agreement with my tape (except in this case, both are longer). So, with that old definition of meter, I would conclude with absolute certainty that the distance to my TV remote is still one meter, but a long meter in this case. Precisely because of this (well, not because of this but it would totally make sense), the definition was changed to the distance that light can travel in the vacuum in a certain amount of time. With this definition, everything makes sense now. Because light doesn't "stretch" with space. It does becomes redder, but its ability to measure distances remains unaltered. Using light we could see that the distance is now in fact longer, that my remote is slightly further away. (A)LIGO uses light propagation to measure distances. Which is very fortunate because any other method of measuring would yield that it's pretty irrelevant whether the space expands or contracts."""
-RAUL OSET SINHA (UV Universidad de Valencia)
(17/02/2016)
"""Este descubrimiento pasará a la historia como una de los grandes descubrimientos del siglo XXI. Científicamente, más que confirmar una teoría de Einstein, es interesante porque aporta una nueva forma de estudiar el Universo y de ver rincones que antes no se podían ver."""
-JOSE M. M. SENOVILLA (UPV/EHU Universidad del País Vasco)
(16-02-2016)
"""Después de una (larga) espera de decenas de años, los relativistas estamos de enhorabuena. Como guinda a las celebraciones del centenario de la Relatividad General, la colaboración LIGO/VIRGO ha logrado detectar, en sus interferómetros más avanzados en funcionamiento, lo que llevábamos esperando con tanta ansia: GW150914. Así se llama el evento que nos ha hecho felices y que, como su curioso nombre indica, no es otra cosa que una onda gravitatoria detectada el 14 de Septiembre de 2015. La primera de la historia.
GW150914 produjo una variación minúscula, o aún más pequeña que eso, en la geometría del interferómetro: para hacernos una idea, una variación equivalente a la del tamaño del radio atómico en la distancia entre la Tierra y el Sol. ¿Se puede medir eso?. ¡Se ha hecho!.
GW150914 nos ha permitido confirmar, una vez más, la teoría en al menos dos aspectos, uno relativo a los parámetros "post-newtonianos" y el otro en lo concerniente a la velocidad de propagación de las ondas, que resulta ser la de la luz -como se esperaba-. O si se prefiere, se confirma, dentro de los rangos experimentales, que un hipotético "gravitón" no tendrá masa en reposo. ¡Sensacional!.
A fuer de repetirnos, no quiero dejar de insistir en que esto nos dota de un nuevo "sentido" para observar el Universo, una nueva ventana por la que escudriñar lo que hay ahí fuera. Hasta ahora éramos insensibles (ciegos o sordos, sería la analogía) a la radiación gravitatoria, a partir de ahora podremos "gravi-sentir" el Universo, olfatearlo y saborearlo con este nuevo sentido. Por ello, y por fin, se abre una nueva era, la de la "Astronomía por gravedad". Ya no vale decir que esta era arribará. Llegó, y ahora hay que ponerse a trabajar. Lo que se descubrirá, no me cabe duda, superará todas nuestras expectativas, cambiará nuestra cosmovisión radicalmente, nos aportará sorpresas impensables. Los cielos están henchidos de "luceros gravitatorios", ignotos hasta ahora, inenarrables. Podremos conocerlos y estudiarlos. Aprender acerca de, y comprender, el firmamento. Todo lo que existe, sea visible o invisible, gravita. Todas la cosas serán, por ello, detectables y, a fortiori, indagables.
Estamos en los albores de una nueva etapa para la humanidad.
Estamos en un momento apasionante."""
-GERARDO ORTIZ (Indiana University)
(14-02-2016)
"""No hay duda de que estamos frente a un hecho histórico. La detección de ondas gravitatorias por medio de sofisticadas técnicas de óptica cuántica, de ser confirmada por otros eventos cósmicos (ya sea, por ejemplo, la explosión de supernovas, la colisión de estrellas neutrónicas, o la menos frecuente coalescencia de agujeros negros), abre una nueva era en Astrofísica, una ventana exploratoria que nos permitirá continuar descifrando los misterios de nuestro Universo."""
-ALBERTO CASAS (IFT-CSIC-UAM Madrid)
Artículo en eldiario.es (13-02-2016)
"""El anuncio de la detección de ondas gravitacionales por la colaboración LIGO supone un hito para la ciencia básica y un salto cualitativo en nuestra capacidad de explorar el universo. Para situar la importancia del resultado en perspectiva histórica hay que recordar que las ondas gravitacionales son una predicción genuina de la teoría de la Relatividad General, formulada hace 100 años por Albert Einstein.Y se trata de una predicción que ningún experto había..."""
Artículo Completo
-EMANUEL BERTI (Universidty of Mississipi)
Article in American Physical Society (11-02-2016)
"""For decades, scientists have hoped they could "listen in" on violent astrophysical events by detecting their emission of gravitational waves. The waves, wich can be described as oscillanting distortions inthe geometry of spacetime, were first predictef to exist by Einstein in 1916, but they have never been observed directly. Now, in an extraordinary paper, scientists report..."""
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