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GRAN HITO: Detección directa de Olas Gravitacionales. Eliax explica
eliax id: 11478 josé elías en feb 11, 2016 a las 11:44 PM (23:44 horas)
eliaxHola amig@s lectores,

En medio de unos proyectos profesionales que me están consumiendo todo el tiempo, realmente no podía dejar de escribir sobre esta noticia, y sobre todo explicar lo que es y lo que significa en el lenguaje más simple posible. Así que sin más que decir, aquí vamos...

Científicos hace unas horas revelaron lo que por meses se rumoraba tras bastidores en los círculos científicos: Por fin obtuvimos evidencia directa de la existencia de algo llamado Olas (u Ondas) Gravitacionales.

Y como comenté en las redes sociales de #eliax, esto de por sí no es una sorpresa, ya que estas fueron predichas hace un siglo por Einstein, y desde entonces estábamos bastante seguros de su existencia ya que las habíamos detectado indirectamente. Sin embargo, esta es la primera vez que las detectamos directamente con un nuevo tipo de instrumento científico llamado el LIGO, el cual es una cooperación internacional pero esencialmente operada por el MIT y Caltech en los EEUU.

Pero, ¿qué son estas olas gravitacionales, y cuál es la importancia de este descubrimiento si ya sabíamos de ellas antes? Pues respondamos una pregunta a la vez...

Sucede que podemos imaginar nuestro universo como un gran océano en donde viven las galaxias, estrellas, planetas y demás cuerpos celestes que conocemos. Y al igual que en un océano, Einstein teorizó que los cuerpos en este distorsionan su alrededor al moverse.

Así que por ejemplo si dejan caer una piedra en un lago notarán como esta crea olas (u ondas) a todo su alrededor, que viajan a todos los rincones del lago, cada vez perdiendo un poco de su fuerza.

Y el mismo fenómeno ocurre debajo del agua. Cuando un pez se desplaza por las profundidades, su movimiento también genera distorsiones en su entorno (y así como LIGO, existen algunos peces que captan estas distorsiones en el agua para saber la ubicación de posibles presas o depredadores).

Pero lo más curioso de todo es que esa misma explicación que les acabo de dar, es básicamente lo que son las olas gravitacionales: Cuando objetos como galaxias, estrellas, planetas, lunas, agujeros negros, etc se desplazan por el espacio-tiempo, estos generan estas olas a su alrededor, que emanan de forma bastante similar a una piedra en un lago o un pez bajo el agua, y son estas olas que los científicos ahora pueden detectar directamente.

Y noten que todos los objetos del universo generan estas olas al desplezarse, desde un cometa hasta un automóvil, una persona o un pez, solo que mientras más pequeño es el objeto más débiles son estas olas, y por tanto es más fácil detectarlas alrededor de objetos masivos como agujeros negros.

Y si se preguntan por cual medio se mueven estas olas, pues el medio mismo es lo que se distorsiona, es decir, el espacio-tiempo mismo. En otras palabras, cuando dejas caer una piedra en un lago quieto, las olas están compuestas de los mismos átomos que componen el agua, y no es que las olas existen separadas del lago ya que son el agua del lago.

De forma similar, estas olas gravitacionales son una distorsión del mismo medio por donde se transmiten, son literalmente distorsiones del universo mismo. Incluso, y para que entiendan mejor, eso significa que si estas olas se pudiesen ver a simple vista, y fueran pequeñas, que notaríamos como los objetos (digamos, una regla de medir) se distorsionan y alargan o encogen conforme la ola pasa "a través de ellos".

Y es precisamente este "alargamiento y encogimiento" del medio por donde pasan las olas lo que permitió observarlas directamente, ya que el experimento LIGO consiste precisamente de un aparato de 3km de largo en dos direcciones perpendiculares entre sí en donde se envía un rayo láser en cada dirección que rebota con un espejo, y al regresar estos ases de luz se comparan entre sí, ya que si no son idénticos (es decir, rebotan y llegan al mismo tiempo) eso significa que uno de los dos extremos del aparato se alargó o encogió un poco, y por "un poco" hablamos de una distancia equivalente a una fracción del grosor de un solo átomo, lo que debe darles una idea del increíble nivel de precisión que se necesitó en este experimento para poder detectar tan minúscula variación sobre una distancia de 3km...

En cuanto a la otra pregunta sobre la importancia de este experimento (particularmente si ya estábamos bastante seguros de la existencia de tales olas), es importante entender que hasta la fecha la única forma que teníamos de estudiar el universo era "viendo" en el llamado "espectro electromagnético", que en términos sencillos de entender es todo el rango de radiación (o de "luz") que podemos detectar con nuestros ojos, e instrumentos especializados que nos permiten ver desde lo infrarrojo hasta lo ultravioleta. Pero lo importante a entender es que en todos los casos, toda la información que tenemos la podíamos captar solo de esta manera, hasta ahora...

Ahora con el LIGO podemos por primera vez "escuchar" o "sentir" otro tipo de información sobre objetos distantes.

En este caso en particular, lo que el LIGO detectó fue las olas que se generaron cuando dos masivos agujeros negros colapsaron entre sí, para formar un agujero negro aun más colosal (más de 60 veces más grande que el Sol, pero miles de millones de veces más masivo), y he aquí la importancia de LIGO: Este es un evento que no pudo haberse estudiado de otra forma ya que estos agujeros son por definición propia "invisibles" en el espectro electromagnético (bueno, salvo ciertos eventos que ocurren en su "horizonte de eventos", pero no vamos a entrar en esos detalles ahora).

En otras palabras, aunque no pudimos ver "luz" directa de esa fusión, sí pudimos "sentir" las "olas" que emanaron de ese violento evento.

Una analogía es entrar a una habitación totalmente oscura y no poder ver nada, pero al algo caer en una esquina en total oscuridad nosotros poder mover nuestra cabeza en la dirección del ruido, el cual según su intensidad, peridiocidad, y forma de sonar posiblemente nos de pistas del objeto que hizo el ruido (y que no podemos ver), como por ejemplo si es un objeto suave o duro, o de madera o metal, etc., y es precisamente esta la importancia del LIGO, pues ahora podemos no solo ver sino que además "escuchar" objetos por medio de las olas gravitacionales que generan, abriendo toda una nueva ventana de exploración a un sinnúmero de eventos a los cuales anteriormente estábamos ciegos.

O en otras palabras, esta es una totalmente nueva forma de estudiar el universo, un hito tan grande como el desarrollo del primer telescopio óptico, y si quieren tener idea de lo que nos espera con este tipo de instrumentos, noten que con ondas electromagnéticas podemos estudiar lo que ocurrió apenas unos 300,000 años después del Big Bang, pero no antes, pero con ondas/olas gravitacionales deberíamos poder "sentir" el "palpitar" de nuestro universo de forma directa cuando este tenía apenas alrededor de 1 segundo de existencia, lo que hace babear a cualquier persona que como yo es un fan de este tipo de avances.

Finalmente quiero dejarlos con una reflexión...

Me encuentro maravillosamente poético el hecho de que Einstein, hace 100 años, y sin nada cercano a la tecnología que poseemos hoy día, haya podido predecir la existencia de estas olas. Sin embargo, Einstein no sacó esas predicciones de la nada, ni por corazonada, ni a pura fe, ni por superstición, ni por tener una buena imaginación, sino que lo hizo sencillamente midiendo, observando y prestando atención a lo que las matemáticas le decían.

Las mismas ecuaciones que derivó le decían que tales olas deberían de existir, y no solo eso, sino que le decían las características que deberían tener esas olas, cómo se deberían comportar, y como se deben desplazar en el espacio-tiempo. O en otras palabras, Einstein literalmente utilizó su intelecto y las matemáticas como una especie de "telescopio mental", y pudo en todo el sentido de la palabra "ver" estas olas en su imaginación, 100 años antes que todos nosotros hoy día.

Pero tan asombroso como eso es el hecho de que así es precisamente como funciona la ciencia, y por milenios, así como en la actualidad, las matemáticas nos han permitido ver más allá de nuestras narices, hacia un mundo que en ocasiones es invisible, y en otras anti-intuitivo, pero al final innegable.

Felicidades a todos los científicos que desde hace décadas atrás invirtieron gran parte de sus vidas en la construcción de los instrumentos que hoy día nos permiten abrir los ojos ante nuevas maravillas de nuestro universo, y en un futuro quizás del multiverso...

página oficial del experimento LIGO

autor: josé elías

Comentarios

  • Hoy es un dia verdaderamente especial. Es un hito histórico que se recordará por muchas decadas, pues como tu lo dices José, es una nueva forma de hacer astronomía. Yo como Astrofotografo que conozco la forma en la que funciona la luz hasta que llega a nuestros sensores, me quedé impactado con la noticia hoy por la mañana. Definitivamente hoy mas que nunca el nombre de Einstein queda a un paso mas de la inmortalidad eterna. Realmente somos afortunados de vivir en ésta época de descubrimientos que nos hacen reflexionar acerca de nuestro verdadero origen, sin mitos ni leyendas. Hace un rato entré a tu pagina porque sabía que ésta noticia sencillamente no la podias dejar pasar en tu blog. Fue muy grato verte escribir otra vez un articulo como los de antaño. Felicidades josé Elias por tan brillante explicación como siempre, y mis mejores deseos con tus proyectos. Saludos desde México, y como nosotros decimos en el argot astronómico... cielos limpios para todos!

    • Newton: When I wrote my treatise [principia] about our [solar system], I had an eye on such principles as might work with considering men for the belief in a Deity; and nothing can rejoice me more than to find it useful for that purpose.[3]

      Newton : Cuando escribí mi tratado [ Principia ] acerca de nuestro [ Sistema Solar ] , que tenía un ojo en dichos principios, como podría trabajar con la consideración de los hombres por la creencia en una DEIDAD ; y nada me puede alegrarse más que encontrar que es útil para ese fin . [ 3 ]

  • Que felicidad siento al leer otro artículo de los tuyos Eliax, y este no decepcionó, es lo más claro que he leído todo el día desde que se anunció la noticia. Gracias por tenernos en cuenta y querer esparcir tu conocimiento.

  • Si esas olas llevaran una frecuencia lo bastante alta un gravitoscopio sería el mejor instrumento a inventar, me pregunto si las olas gravitacionales pueden atravesar un agujero negro??? de ser así... nos ayudarían a estudiarlos!

  • Muchísimas gracias por compartir este artículo, es el más entendedor que he leído, didáctico y ameno. Voy a compartirlo con mis alumnos de física de bachillerato en clase si no te importa, citándote, óbviamente, divulgando también el buen uso de las redes sociales bien administradas como medio del saber... hoy toca romper con el currículum y con la programación del aula.. luego me preguntaran por qué no terminamos temario, pero me da igual.. seguro aprenden más y se maravillan más imaginando planetas, soles, galaxias enteras nadando en el universo... gracias por tu tiempo.. ese que es.. relativo!

  • Por cierto.. me surgen dudas.. muchas! evidentemente, si detectaron esa colisión, ahora sólo pueden detectar la misma con menor intensidad o ya no notarla, pues ya pasó la perturbación, verdad? Orientar el equipo hacia una determinada zona del espacio facilitará las detecciones? Si el montaje es fijo (relativamente fijo :-p), debemos esperar a recibir nuevas señales, como si de un sismógrafo se tratara? Cuesta imaginar que ya puedan detectar el big ban.. ya nos llegó la onda? Supongo que si sí, será de una intensidad tan pequeña que lo único posible sería mejorar aún más la sensibilidad del equipo.. verdad? Nada, nada.. no entiendo mucho de astrofísica ni nada parecido... son dudas que me han asaltado de madrugada.. seguro encuentro respuesta indagando un poco más.. sólo que, como todos, andamos limitados de tiempo para poder absorberlo todo.. ;-)

    • Míralo de esta manera: Supongamos que estás en un lago y que a lo lejos ves caer una piedra en el lago, supongamos que a las 9am en punto...

      La primera generada por la piedra digamos (para fines didácticos) que te llega a las 10am, pero recuerda que una piedra cuando cae no crea una sola ola, sino que varias, por lo que a las 11am te llegará otra ola, y otra más te llegará a las 12 y así sucesivamente.

      En otras palabras, aunque sean las 12 del medio, te seguirán llegando olas que originaron a las 9am, aun sean olas de menor intensidad.

      Sin embargo, como puedes estimar el tamaño de la piedra y su masa, y la densidad del agua, y la velocidad con la que esta cayó al agua, aun si la primera ola que detectas será a las 12 del medio día, podrás con esos datos (y al medir la ola que te llega) calcular varias cosas, como por ejemplo cuántas olas debieron haber pasado antes que la de las 12, la velocidad de viaje, etc.

      Similarmente, aunque el Big Bang ocurrió hace unos 13,700 millones de años, deberían existir todavía en el fondo rastros de olas que nos lleguen de todas direcciones, y si podemos medir esas olas, y las juntamos con los conocimientos que ya poseemos del Big Bang, es posible que aprendamos mucho más sobre nuestros orígenes...

      Abrazos y buenas noches, acá son las 2:30am y es hora de cerrar los ojos :)

      • Muchas gracias! se podía decir que me lo había planteado como preguntas retóricas. No esperaba respuesta, casi, así que te lo agradezco! y me reafirmo en lo mucho que les ha gustado a los chicos el tema.. a algunos les brillaban los ojos... El ejemplo que me das es muy claro, por eso comentaba que ahora se detectaría seguramente con menor intensidad... o mayor, claro! segun se acercara o se alejara la perturbación.. fascinante, en cualquier caso.

        He leído en "hipertextual" que, "De hecho, tanto aLIGO como el detector Advanced VIRGO (en Italia) deberían ser capaces de confirmar este descubrimiento a partir de los datos que se obtengan durante 2016 y 2017, en los que se esperan hasta 20 señales de este tipo, cantidad que se incrementará a partir de 2019 hasta las 200 detecciones por año.". Ahí lo dejo para completar el comentario por si alguien más se lo pregunta. Saludos y buenos días para cuando lo leas :-)

      • Newton: This most beautiful [gravitational] system of the sun, planets, and comets could only proceed from the counsel and dominion of an intelligent and powerful Being.[2]

        Newton : Este sistema más bello [ gravitacional ] del sol, los planetas y los cometas solo pudo proceder del consejo y dominio de un Ser inteligente y poderoso [ 2 ] .

        100% de acuerdo con isaac newton "Solo pudo proceder del consejo y dominio de un Ser Insteligente y poderoso"

  • Gracias Elias...Ya estaba necesitando una explicacion como la tuya,clara y sencilla.
    Los que creemos en la Ciencia pero no tenemos mucha escuela te lo agradecemos.

  • Lo que más me gusta de Eliax es que cada vez que lo leo me recuerda que el mundo va más allá de lo que veo a diario en las noticias, mucho más allá de la inerte rutina diaria.

  • LIGO es un murciélago universal

  • Es un gozo leer de nuevo tus artículos, imagino que como a mi nos tienes enviciados.

    Gracias.

  • Me imagino que esto trae consigo muchos estudios y nuevas esperanzas para los famosos "viajes en el tiempo" ya que se ha podido comprobar (o corroborar) que EN VERDAD el espacio-tiempo SE DISTORCIONA. Por lo que debe en verdad generar mucho interes sobre la manipulación directa del tiempo.

    • Lamentablemente estos resultados no arrojan nuevas pistas sobre cómo se podría viajar al pasado (y soy de los que cree que no es posible).

      Sin embargo es bueno notar que sabemos cómo viajar al futuro, y es relativamente trivial hacerlo, como expliqué en artículos como este: http://eliax.com/9416

  • Pues según Einstein, no era buen matemático, de hecho un colega suyo que si era matemático, hizo las debidas ecuaciones de su teoría y el no entendió las mismas, yo estoy mas del lado del "ver", la genuina forma del pensamiento humano derivada de la experiencia; en este caso su forma de ver el mundo y el universo fue lo que le permitió vislumbrar todo esto. Sus experiencias; es asombroso el pensar humano cuando se le deja ser genuino.

  • ¿Que nos dice esto sobre la existencia del gravitón? ¿Confirma su existencia o no? Y de no hacerlo, ¿Que nos falta para lograr confirmarlo?

    • Esto no nos dice nada nuevo sobre el hipotético gravitón. Esto simplemente re-confirma la forma en que se distorsiona el espacio tal cual predicho por Einstein hace 100 años.

  • Gracias Eliax por las explicaciones. Me "asaltan"
    algunas dudas:
    La ciencia desde el experimento Michelson-Morley le tiene horror al eter y hace todo lo posible para evitar referirse a un "medio" por el cual viajen las ondas electromagnèticas y ahora las ondas gravitacionales (El agua de tu ejemplo del lago,la piedra y el pez).
    Podemos pensar quizà que al referirse al Espacio Tiempo como el "medio" por el cual se desplazan (propagan) las ondas se està haciendo un juego de palabras con el E spacio T iempo E nergia =E T Er?
    En segundo lugar, como ahora se puede "escuchar" al big bang, se podrà oir "hagase la luz" en Hebreo ? o en Español?

  • Galileo: From the Divine Word, the Sacred Scripture and Nature did both alike proceed.[1]

    Newton: This most beautiful [gravitational] system of the sun, planets, and comets could only proceed from the counsel and dominion of an intelligent and powerful Being.[2]

    Newton: When I wrote my treatise [principia] about our [solar system], I had an eye on such principles as might work with considering men for the belief in a Deity; and nothing can rejoice me more than to find it useful for that purpose.[3]

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"Mi mente va a estallar, esto es EXTRAORDINARIO!!!!!!!!!!"

por "Patricio" en jul 23, 2010


en camino a la singularidad...

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