Al fin hemos oído las ondas gravitacionales, pero esto es solo el principio

Escuche esto. Si no le eriza la piel, sepa que está oyendo una canción que el universo compuso hace 1 300 millones de años. Un siglo después de la publicación de la teoría de la relatividad de Einstein, un equipo internacional compuesto por mil investigadores de quince países, incluido España, ha logrado oír las ondas gravitacionales por primera vez en la historia. Lo más importante no es que el bueno de Albert acertara una vez más, ni que se haya encontrado la última pieza del puzle relativista. Como dijo el director del LIGO, David Reitze, durante el anuncio del que ya es uno de los descubrimientos del año: "Lo más emocionante es lo que viene después".

Las ondas gravitacionales son perturbaciones en el mismo espacio-tiempo, similares a las ondas que surgen en un estanque cuando cae una hoja sobre él. Existen desde el origen del universo y fueron propuestas en 1916 por Einstein, pero el ser humano no ha podido verlas hasta 2016. El hallazgo es también una demostración de que la tecnología ha evolucionado lo suficiente como para detectar diminutas vibraciones originadas por la colisión de dos enormes agujeros negros hace 1 300 millones de años. Tecnología que abre un nuevo mundo para la física.

El observatorio de interferometría láser de ondas gravitacionales comenzó su desarrollo en 1984 de la mano de Kip Thorne, uno de los mayores físicos teóricos de nuestra época. El acrónimo LIGO evoca un único lugar, pero en realidad cuenta con dos observatorios que distan 3 000 kilómetros, uno en Luisiana y otro en Washington. Esta separación no es baladí: como las ondulaciones del espacio-tiempo viajan a la velocidad de la luz, la diferencia -de milisegundos- en el tiempo de detección permite obtener el foco de emisión por triangulación.

La interferometría láser, como su nombre indica, es una técnica consistente en crear interferencias con la luz de un láser. Estos láseres recorren dos brazos de cuatro kilómetros de largo en forma de L. Al llegar al final rebotan y, cuando regresan, se crea una interferencia. La compresión del espacio-tiempo provocada por las ondas gravitacionales afecta a dichas interferencias, causando un efecto observable. La siguiente imagen publicada por Cuentos Cuánticos permite comprender mejor cómo cambia el espacio-tiempo cuando estas ondulaciones llegan al LIGO:

Sí, el espacio-tiempo en el que nos encontramos se curva, comprime y mueve constantemente sin que lo apreciemos. El LIGO, que comenzó a operar en 2002, ha necesitado quince años de trabajo y 620 millones de dólares para poder escuchar este fenómeno. Pero ha valido la pena. Que un instrumento fabricado por el ser humano haya podido 'atrapar' las ondas gravitacionales es una proeza tecnológica: se trata de la medición más sensible jamás efectuada.

Se abre una ventana que permitirá llegar al origen mismo del universo

La clave consistía en detectar la variación en la longitud de cada brazo provocada por las ondas gravitacionales por ínfima que fuera, algo que hasta el año pasado resultó imposible. En marzo de 2015, los interferómetros recibieron una actualización que mejoraba su sensibilidad: ahora podían ver estos cambios en la longitud de los brazos aunque fueran más pequeños que una diezmilésima del diámetro de un protón. En septiembre de 2015, el llamado LIGO avanzado se ponía manos a la obra. El 14 de ese mismo mes, conseguía pasar a la historia.

El hito es comparable a medir la distancia entre la Tierra y la estrella Alpha Centauri con una exactitud de micras, según asegura el investigador del MIT Matthew Evans. Los cálculos de Einstein lo predecían; detectarlo de forma empírica era harina de otro costal. La similitud entre lo que dijo el físico alemán en 1915 y los datos obtenidos por el LIGO en 2016 es sorprendente:

Arriba = Lo que han medido (en 2016)

Abajo = Lo que Einstein nos dijo que saldría (en 1915) pic.twitter.com/LJbrm4133w

Y ahora qué

La radiación electromagnética está formada por ondas que se desplazan por el espacio-tiempo y que son absorbidas y reflejadas por la materia. Las ondas gravitacionales son perturbaciones del espacio-tiempo, y viajan sin interrupciones al interaccionar con la materia.

La compresión del espacio-tiempo cambia la longitud de los kilométricos brazos del LIGO, una variación que los sensores pueden medir

Tanto las ondas electromagnéticas como las gravitacionales sirven para estudiar el universo, pero según el tipo utilizado este se puede ver de una u otra forma. Hasta ahora hemos analizado el universo con las primeras, por lo que añadir las ondas gravitacionales a la ecuación es como dejar de ver el mundo con un solo ojo abriendo el otro.

Esto abre una nueva ventana a la observación del universo con la que llegar hasta su mismo origen y comprender cosas inimaginables ahora mismo. Conforme otros detectores de ondas gravitacionales se unan al club, se iniciará una nueva época para la astronomía y la cosmología. Hemos empezado a escuchar la música de la existencia, pero todavía faltan muchos instrumentos por descubrir.