estimación de parámetros de ondas gravitacionales

Un intérprete simultáneo en una sala donde hablan dos personas: debe seguir tanto el sentido como la entonación, pero si hablan demasiado rápido, solo queda un resumen. Algo así se sienten los científicos cuando el flujo de ondas gravitacionales de fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones crece, y los cálculos precisos de las señales no dan abasto.

El escultor modela montañas con campos magnéticos y calor, pero la piedra se resiste. Una estrella de neutrones —remanente ultradenso de una explosión de supernova— en un sistema binario transfiere materia desde su estrella compañera.

En algún lugar de las profundidades del cosmos, dos agujeros negros supermasivos giran uno alrededor del otro. Su danza no es suave: la órbita está estirada, como una goma elástica que se tensa y se comprime. Cada vuelta genera ondas en el tejido del espacio-tiempo: ondas gravitacionales.

En el final de la vida de una estrella masiva, su núcleo colapsa en fracciones de segundo, dando origen a un destello de supernova. Este cataclismo sacude el propio espacio-tiempo: emite ondas gravitacionales, ondas que atraviesan el Universo.

Cuando la luz se aleja de un cuerpo masivo, pierde energía: sus ondas se estiran y el color se desplaza hacia el rojo. Esto es el corrimiento al rojo gravitacional, conocido desde los trabajos de Einstein.

La gravedad no es solo la fuerza que nos mantiene en el suelo. A escala del universo, dirige a las galaxias, curva los rayos de luz y determina el destino de todo lo que existe. Hace cien años, Einstein la describió como la curvatura del espacio y el tiempo.

En el océano del cosmos, cada tormenta de nacimiento o fusión de agujeros negros supermasivos genera ondulaciones — ondas gravitacionales que viajan a la velocidad de la luz. Durante miles de millones de años, estas ondas se superponen, fusionándose en un estruendo de baja frecuencia, como un oleaje lejano.

Aislar la señal de un par de agujeros negros supermasivos es como distinguir los pasos de un bailarín en el estruendo de un huracán. En algún lugar del cosmos, estos monstruos giran en un lento tango gravitacional, deformando el propio espacio-tiempo.

El cuadro del universo, que conocemos por los libros de texto de Einstein, es un lienzo suave de cuatro dimensiones. Pero la teoría de cuerdas añade un marco de dimensiones adicionales, invisible pero tangible para la gravedad. Imagina nuestro Universo como una membrana que tiembla bajo la presión de capas ocultas.

En el centro de casi todas las galaxias grandes habita un agujero negro supermasivo: un gigante silencioso alrededor del cual orbitan estrellas, gas y otros agujeros negros más pequeños. De vez en cuando, uno de estos objetos se desvía de su órbita y comienza a caer hacia el monstruo central en una espiral cada vez más cerrada.

Las ondas gravitacionales de un cuerpo diminuto que cae hacia un agujero negro funcionan como una radiografía. Pero no atraviesan un hueso, sino el propio espacio-tiempo curvado.

Una orquesta donde cada músico toca su parte y el director intenta captar un ritmo apenas audible, común a todos. Así más o menos buscan los astrónomos las ondas gravitacionales de pares de agujeros negros supermasivos (con masas de miles de millones de soles) que giran uno alrededor del otro en galaxias lejanas.

La luz que pasa cerca de un agujero negro se arremolina como el agua alrededor del desagüe de una bañera. Lo más fascinante es el anillo delgado donde los rayos pueden girar eternamente, sin caer hacia adentro ni escapar. Esta es la esfera de fotones, una frontera invisible que dibuja la sombra del agujero en el cielo.

Dos puntos en la superficie de un globo aerostático: eso es todo lo que tienes como referencia cuando intentas entender cómo se infla. Más o menos así reconstruyen los cosmólogos la historia de la expansión del universo.

Ya en la década de 1960, el físico Joseph Weber intentó captar ondas gravitacionales con cilindros de aluminio que debían vibrar como diapasones por la ondulación del espacio-tiempo.

La orquesta toca, pero los músicos no se escuchan entre sí: cada uno lleva su parte a su propio ritmo, y el director intenta reunir sonidos dispersos en una melodía única.

La sinfonía suena, pero en la partitura se ha colado una nota falsa apenas perceptible. Así, más o menos, buscan los físicos desviaciones de la relatividad general en los 'sonidos' del universo: las ondas gravitacionales producidas por la fusión de agujeros negros.

El temblor del espacio suena como una orquesta. Las ondas gravitacionales captadas por los detectores LIGO y Virgo cuentan sobre colisiones de agujeros negros. A veces, en la música se escuchan notas falsas: pequeñas desviaciones de la partitura de Einstein. Podrían susurrar sobre física nueva o simplemente sobre polvo en los arcos.

Un patinador gira sobre el hielo con los brazos extendidos. Si su trayectoria es casi un círculo perfecto, describir el movimiento no es complicado. Pero cuando se desplaza en un óvalo muy achatado, casi se detiene en el extremo más lejano y pasa a gran velocidad por el más cercano. Algo parecido hacen dos estrellas en una órbita muy excéntrica.

Una orquesta lejana interpreta una sinfonía, pero la grabación está llena de interferencias. La melodía está escrita para dos instrumentos, pero del ruido parece emerger una tercera voz, suave y desconocida. Así escuchan los astrofísicos las ondas gravitacionales, tratando de captar las más mínimas desviaciones de las predicciones de Einstein.

Un cristal plano de átomos cargados, suspendidos en una trampa electromagnética, funciona como un estanque perfectamente liso. El más mínimo soplo produce ondas en su superficie. Este «estanque» capta los chapoteos de partículas de materia oscura y ondas del espacio-tiempo: ondas gravitacionales de alta frecuencia.

Los neutrinos son las partículas con masa más abundantes del universo. Atraviesan nuestro cuerpo por billones cada segundo, pero apenas dejan rastro. Su atracción gravitatoria conjunta, aunque ínfima, puede influir en el movimiento de galaxias enteras.

Un álbum con cientos de fotos familiares guarda muchas historias. Si miras cada foto por separado, es fácil pensar que el tío es un verdadero gigante: ese día estaba un escalón más arriba que los demás. Pero basta con hojear todo el álbum para darse cuenta de que su estatura es normal; simplemente el escalón apareció en un par de fotos.

La fusión de dos agujeros negros se asemeja a un baile que termina con una poderosa ráfaga: una onda gravitacional. Esta onda lleva la huella de cómo se curva el espacio-tiempo alrededor de los objetos.

Dos agujeros negros giran cada vez más rápido y se fusionan en uno solo. Esta danza sacude el propio espacio: desde el lugar del encuentro se expanden ondas, parecidas a los círculos que hace una piedra al caer al agua. A veces, en la fusión también surge un destello de luz.

Las ondas gravitacionales son ondulaciones del espacio que generan, por ejemplo, pares de agujeros negros supermasivos que orbitan entre sí. Para detectarlas, los científicos observan púlsares, estrellas muertas que emiten pulsos de radio con la precisión de un reloj.

Cada fusión de agujeros negros genera ondas gravitacionales —ondulaciones en el tejido del universo—, predichas por Einstein y detectadas por primera vez gracias a la contribución clave de Kip Thorne.