ruido en la detección de ondas gravitacionales

Imagina una lotería donde en lugar de dinero se sortean agujeros negros. Cada boleto es un punto aleatorio en el cielo, y el premio es una onda gravitacional de la fusión de dos gigantes. La probabilidad de ganar el premio mayor es ínfima, pero si tienes suerte, la onda se escuchará en todo el Universo.

Un puñado de piedritas cae en un estanque: de cada una se expanden círculos. Si las piedras son diferentes, los círculos también lo serán: unos nítidos, otros suaves. Pero cuando miras el agua desde lejos y solo ves una pequeña parte de la ondulación, todas esas diferencias se difuminan.

Ocho puntos brillantes en el cielo radioeléctrico. Son el mismo cuásar HS 0810+2554, cuya luz atravesó una lente gravitacional: una galaxia masiva en primer plano.

Un observatorio de ondas gravitacionales se parece a un micrófono distribuido en diferentes puntos de la Tierra. Cuando llega una señal del espacio —por ejemplo, de la fusión de agujeros negros o de la explosión de una supernova—, cada micrófono escucha algo ligeramente distinto.

En el centro de la Vía Láctea, como una muñeca rusa dentro de otra, se esconde un agujero negro supermasivo, y a su alrededor hay un enjambre de estrellas y una capa invisible de materia oscura. Esta capa, o "pico", en teoría debería ser muy densa justo en el horizonte.

Cuando dos agujeros negros se fusionan, el agujero resultante 'suena' durante un tiempo, emitiendo ondas gravitacionales — como una campana que se apaga. Este repique es captado por detectores gigantes, creados por Rainer Weiss y Kip Thorne.

Los físicos intentan escuchar un susurro en una habitación ruidosa. Construyen una cabina insonorizada, pero incluso en ella, la propia respiración y los latidos del corazón crean interferencias. Así se buscan los indicios de la gravedad cuántica: quieren ver cómo la fuerza de la gravedad une dos partículas en un todo único, es decir, las enreda.

Una piedra arrojada a un estanque crea ondas curvas, pero desde lejos parecen líneas rectas. Los destellos de rayos gamma de un agujero negro en evaporación se comportan igual: una explosión distante envía ondas planas, mientras que una cercana llega curva.

Los astrónomos intentan captar el radioeco del Big Bang: un débil resplandor que llena todo el universo. Pero el receptor se ahoga en ruido: nuestra galaxia está llena de polvo interestelar brillante, cuya radiación puede confundirse fácilmente con la señal del pasado.

Los detectores de ondas gravitacionales normalmente comparan la señal con plantillas predefinidas, como si buscaran una melodía conocida en el ruido. Esto solo permite rastrear escenarios conocidos, como la fusión de agujeros negros.

Cuando dos agujeros negros se fusionan, el agujero resultante resuena como una campana, emitiendo ondas gravitacionales. Hasta ahora solo se había podido captar el tono fundamental de ese repique.

En una sala de justicia no siempre hay una grabación del crimen. A veces el veredicto se basa en testimonios: lo que ocurrió antes y lo que ocurrió después. Eso es exactamente lo que han hecho los físicos con la señal GW250114, detectada el 14 de enero de 2025.

Un agujero negro ordinario es un devorador perfecto: todo lo que cruza su horizonte desaparece para siempre. Pero en las últimas décadas, esta imagen se ha resquebrajado. La paradoja de la información, las singularidades, los firewalls: los teóricos buscan una salida, y uno de los candidatos a reemplazarlo es el espejo negro.