Cuando le preguntamos qué son las ondas gravitacionales a Alicia Magdalena Sintes Olives, Catedrática de Física Teórica y líder del Grupo GRAVITY de la Universidad de las Islas Baleares, responde que fue Albert Einstein el primero en proponerlas. Y lo hizo de una forma muy innovadora porque, en su teoría de la relatividad general de 1915, nos dice que la gravedad no es una fuerza cualquiera, sino que está relacionada con la curvatura del espacio-tiempo. Vivimos en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones y las ondas gravitacionales son distorsiones producidas por materia en movimiento acelerado que se propagan como ondas a la velocidad de la luz.

Pero la gravedad es una fuerza muy débil y los cálculos de Einstein le llevaron a decir que la distorsión generada por las ondas gravitacionales eran tan pequeñas que detectarlas era prácticamente imposible. Y así fue durante mucho tiempo, de hecho, hubo que esperar un siglo, hasta que en 2015, para que se pudiera contar con un detector capaz de captar por primera vez esas esquivas perturbaciones del espacio-tiempo.

Primera Detección de Ondas Gravitacionales

La primera detección directa de ondas gravitacionales fue anunciada el 11 de febrero de 2016 por la colaboración LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Esta detección histórica se produjo el 14 de septiembre de 2015 y recibió la denominación GW150914.

La señal GW150914 fue causada por la fusión de dos agujeros negros que tenían masas de aproximadamente 36 y 29 veces la masa del Sol. Al fusionarse, crearon un nuevo agujero negro de aproximadamente 62 masas solares, liberando una enorme cantidad de energía en forma de ondas gravitacionales.

Esta detección demostró, una vez más, que Einstein llevaba razón y su teoría de la relatividad general era correcta.

La detección de GW150914 fue un hito en la física y la astronomía, y llevó a la colaboración LIGO a ganar el Premio Nobel de Física en 2017. Esta detección ha inspirado numerosas investigaciones y ha llevado al desarrollo y mejora de observatorios de ondas gravitacionales en todo el mundo, incluyendo Virgo en Italia y KAGRA en Japón.

Desde GW150914, se han detectado muchas más ondas gravitacionales, proporcionando información valiosa sobre una variedad de eventos astrofísicos, como fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones, y ayudando a ampliar nuestra comprensión del universo.

Investigación Actual y Futuro de las Ondas Gravitacionales

Alicia M. Sintes tiene una larga trayectoria de participación en grandes colaboraciones internacionales como LIGO y GEO, está involucrada en la misión espacial LISA y en el diseño de futuros detectores como el Einstein Telescope. Una de las últimas investigaciones en la que ha participado Alicia y el grupo GRAVITY ha sido la detección de una onda gravitacional inusual realizada por la colaboración internacional LIGO-Virgo-KAGRA, que cuenta con detectores en Estados Unidos (LIGO), Italia (Virgo) y Japón (KAGRA). La detección se denomina GW230529 ( GW es la abreviatura de “Gravitational Wave” y los números se refieren a la fecha de la detección, el 29 de mayo de 2023)

El análisis de GW230529 ha revelado que la onda fue generada durante la fusión entre una estrella de neutrones y un objeto desconocido. Este objeto tiene una masa que oscila entre 2,5 y 4,5 veces la del Sol, más grande que una estrella de neutrones típica pero más pequeña que un agujero negro.

La detección de GW230529 es particularmente intrigante porque desafía los modelos actuales de objetos compactos. Tradicionalmente, se ha pensado que existe una brecha en la masa de estos objetos: las estrellas de neutrones no superan las 3 masas solares y los agujeros negros tienen al menos 5 masas solares. Sin embargo, el objeto involucrado en GW230529 cae en este intervalo, sugiriendo que podría haber más variedad en la naturaleza de los objetos compactos de lo que se pensaba.

Alicia M. Sintes explica durante la entrevista algunos de los escenarios que se están explorando para explicar la existencia del objeto misterioso. Los investigadores manejan dos escenarios plausibles. Uno sería la formación por retroceso, donde el colapso del núcleo de una supernova da lugar a un agujero negro debido a la acumulación de material residual procedente del núcleo. Otro escenario posible es a través de una fusión binaria de estrellas de neutrones. Y también se considera un origen no estelar, como un agujero negro primordial.

Más allá de la novedad de esta detección, lo que deja claro es que las ondas gravitacionales han revolucionado nuestra comprensión del cosmos, permitiendo detectar eventos extremos que antes eran invisibles. La reciente detección de GW230529 es un ejemplo de cómo estas ondas pueden revelar fenómenos nuevos y desafiar nuestras teorías actuales.

Os invito a escuchar a Alicia Magdalena Sintes Olives, Catedrática de Física Teórica en la Universidad de las Illes Balears y líder del grupo GRAVITY, el único grupo español que ha participado en todas las detecciones de ondas gravitacionales a través de la colaboración científica LIGO.

Referencias:

Grupo de Relatividad y Gravitación de la UIB

Grupo de Relatividad y Gravitación de la UIB

La colaboración LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) detectó una señal de onda gravitacional notable

La UIB participa en la detección de la fusión entre una estrella de neutrones y un objeto compacto desconocido