Desde que en 2016 se descubrieron ondas gravitacionales por primera vez, la búsqueda de nuevos ejemplos de este fenómeno se ha vuelto más y más intensa. Tras un siglo barajando la hipótesis, los científicos supieron por fin que sí que existen. Si antes se buscaban con empeño, ahora este es mucho mayor. Pero no es una tarea fácil. Generalmente se usan radiotelescopios, pero estos cuentan con algunas limitaciones que dificultan mucho el hallazgo de nuevas ondas gravitacionales. Sin embargo, ahora un equipo internacional de científicos ha publicado un estudio en el que demuestran que quizás sea el momento de que a las ondas de radio se unan los rayos gamma. Y es que un telescopio basado en la detección de este tipo de radiación, el Fermi, podría tener la clave para acabar con esas incómodas limitaciones.
Esto es muy importante, pues las ondas gravitacionales son una herramienta esencial para ayudarnos a entender fenómenos tan impresionantes como la fusión de dos agujeros negros supermasivos. De hecho, estas ondas pueden imaginarse como las que se forman cuando lanzamos una piedra sobre el agua. Estudiar a fondo las ondas puede ayudarnos a conocer mejor a la piedra que las originó. Con las ondas gravitacionales se puede desentrañar parte del misterio que rodea a los agujeros negros.
Cabe destacar que, según explican estos científicos en su estudio, que se acaba de publicar en Science, harían falta unos cinco años para poner la tecnología a punto. Pero, teniendo en cuenta que se necesitó justo un siglo para darle la razón a Einstein con respecto a las ondas gravitacionales, ¿qué significa solo un lustro más?
¿Qué son las ondas gravitacionales?
En el centro de la mayoría de galaxias hay un agujero negro supermasivo. Por efecto de la gravitación, estas galaxias se atraen entre sí, hasta que a veces llega el momento en que se funden en una sola. Cuando ocurre esto, sus dos agujeros negros se desplazan abruptamente hacia el centro de la nueva galaxia única, uniéndose también entre sí, en un proceso que genera lo que se conoce como ondas gravitacionales.
A día de hoy sabemos que existen, pues fueron detectadas en 2016, pero hasta entonces solo eran una teoría. Una teoría con mucha historia.
Más de cien años de historia
Albert Einstein fue el primero en proponer la existencia de las ondas gravitacionales como tales en su Teoría General de la Relatividad, en 1916. No obstante, según explicó en 2016 a Hipertextual el doctor Antonio López Maroto, ocho años antes Henri Poincaré ya había planteado que “las órbitas planetarias deberían perder energía por emisión de radiación del propio campo gravitatorio”. Incluso Pierre-Simon Laplace había señalado algo parecido en 1776.
Pero todo esto era física teórica. La ciencia no disponía aún de las herramientas para demostrar la existencia de las ondas gravitacionales, por lo que fue necesario esperar mucho tiempo para comprobar si Einstein y los demás estaban en lo cierto.
Einstein habló por primera vez de las ondas gravitacionales como tal en 1916
La vida seguía y la física también. Otros científicos iniciaron investigaciones que no tenían como objetivo dar con las ondas gravitacionales, pero que de un modo u otro acabaron desembocando en su hallazgo.
El primer gran hito de esta historia llegó en 1967, cuando una estudiante de doctorado llamada Jocelyn Bell se encontraba analizando las señales detectadas por un radiotelescopio que ella misma había ayudado a construir. Su objetivo era buscar cuásares. Sin embargo, detectó unas señales periódicas que llamaron su atención, pues eran diferentes a cualquier otra que hubiese visto o sobre la que hubiese leído jamás. Se lo contó a su director de tesis, Antony Hewish, quien en un primer momento señaló que debía ser algún error instrumental. No obstante, ella insistió hasta demostrar que, efectivamente, estaba ante algo nuevo. Así fue como Jocelyn Bell descubrió los púlsares. Un hallazgo que, por cierto, le valió el premio Nobel a su director de tesis, pero no a ella.
Dejando a un lado esta injusticia, los púlsares son estrellas de neutrones que emiten una radiación muy intensa a periodos cortos y regulares. Pueden usarse para mapear el universo de muchas formas diferentes. Y también pueden ayudarnos a encontrar ondas gravitacionales. Aunque para saber cómo lo hacen debemos viajar unos años más tarde, en 1973. Entonces, otros dos astrofísicos, Russell A. Hulse y Joseph H. Taylor, descubrieron por primera vez un púlsar binario. Es decir, un púlsar con un acompañante que puede ser otro púlsar, una enana blanca o una estrella de neutrones. Ambas estrellas giran una alrededor de la otra, pero con cada vuelta van perdiendo energía y orbitando cada vez más rápido. Esto solo podía deberse a que, efectivamente, había algo que estaba afectando a lo que de otro modo debería ser regular.
Desde entonces, esas modificaciones en el comportamiento de los púlsares se usan como método para detectar ondas gravitacionales. Para ello se formó LIGO, una colaboración científica en la que se usan datos de observatorios establecidos en todo el mundo. Con este fin se usan radiotelescopios, pues la radiación emitida por los púlsares se detecta con este tipo de instrumentos. Pero ahora los rayos gamma podrían tener también mucho que decir.
Rayos gamma para detectar ondas gravitacionales
Tras el hallazgo de la primera onda gravitacional en 2016 se han encontrado algunas más, pero el proceso es bastante lento. Esto se debe en parte a que cuando las ondas de radio viajan desde los púlsares hasta la Tierra se topan con electrones que pueden alterar el modo en que finalmente son captadas por los radiotelescopios. Como un prisma que dobla la luz visible cuando pasa por él.
Los electrones en el espacio entre los púlsares y la Tierra pueden alterar la lectura de los radiotelescopios
Por eso, un equipo internacional de científicos propuso usar el Telescopio Fermi, de la NASA, que en vez de ondas de radio detecta rayos gamma. Esta es la forma más energética de la luz y cuenta con la ventaja de que no se altera al toparse con electrones en su viaje a través del espacio. Por eso, puede ser una gran alternativa. Los autores de este estudio comprobaron que gracias a Fermi se pueden encontrar también esos púlsares que sirven como detector de ondas gravitacionales.
Es cierto que los científicos cuentan ya con un mapa muy completo de púlsares que emiten en ondas de radio. Pero de momento con Fermi ya han encontrado 100. Creen que con solo cinco años de recopilación y análisis de datos de púlsares la tecnología de detección de rayos gamma podría estar lista para la búsqueda de ondas gravitacionales de una forma mucho más eficiente, al eliminar el problema de la distorsión causada por los electrones. Mientras tanto se seguirán usando los métodos convencionales; pero, visto lo visto, seguro que la espera vale la pena.