martes, 09 de agosto de 2022
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Los sonidos del silencio

La astrofísica argentina Gabriela González, figura clave del Proyecto LIGO que detectó por primera vez la existencia de ondas gravitacionales, visitó nuestro país y mantuvo una entrevista exclusiva con NEXciencia. La investigadora recordó el momento del hallazgo, describió la nueva y sorprendente etapa que se abre para la astronomía y arriesgó cuáles podrían ser las próximas observaciones, que parecen ficción pero no están lejos de concretarse.

Por Gabriel Rocca

 

 

(Nexciencia) Aunque parezca que se trata de un salto en el continuo espacio-tiempo, si nuestros sentidos no nos fallan, ya pasaron casi siete años desde aquel 14 de septiembre de 2015 a las 5.51, hora del este de los Estados Unidos, cuando en los dos observatorios de ondas gravitacionales por interferometría láser (LIGO), que se encuentran en Livingston, Luisiana, y en Hanford, Washington, se detectó, por primera vez, de manera directa, la presencia de las ondas gravitacionales, cuya existencia había predicho Albert Einstein hace un siglo en su teoría de la relatividad general.

Unos meses más tarde, en febrero de 2016, hechas todas las comprobaciones de rigor, cuatro científicas y científicos del Proyecto LIGO concentraron toda la atención mundial cuando, en conferencia de prensa, hicieron el anuncio formal del hallazgo. Una de ellas era la argentina Gabriela González.

González es cordobesa. Estudió en la Facultad de Matemática, Astronomía y Física (FAMAF) de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC). Luego viajó a Estados Unidos donde se doctoró en la Universidad de Syracuse. Fue una de las integrantes fundadoras de la colaboración LIGO y ha participado intensamente en la puesta en marcha del detector LIGO en el Observatorio de Livingston. En 2011 fue elegida como una de las voceras del Proyecto y en abril de 2017 recibió el premio NAS al descubrimiento científico otorgado por la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos.

“Hasta ahora teníamos ojos, ahora tenemos ojos y oídos para mirar y escuchar el universo”.

De visita en la Argentina, donde reside su familia, González visitó la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales para recibir el doctorado honoris causa de la UBA y brindar la conferencia “La música del universo: ondas gravitacionales”. “Es una metáfora que nos gusta usar porque uno dice que mira el universo a partir de observaciones con telescopios. Y es cierto, porque en realidad, la mayor parte de lo que sabemos del universo, lo sabemos por ondas de luz, ondas de radio, ondas de rayos X, todas ondas electromagnéticas. Pero las ondas gravitacionales que hemos detectado no son ondas electromagnéticas, no son ondas de sonido tampoco, son ondas de espacio-tiempo. Es otra vía para entender el universo. Entonces, la astronomía tradicional es como la vista y ahora estamos agregando otro sentido a la observación del universo, por eso decimos que ‘escuchamos’ las ondas gravitacionales. Esa es la metáfora”, explica González con una pasión y un entusiasmo que se transmite durante toda la entrevista.

– Y cuando las captan, ¿dejan algún simbolito parecido a lo que sería una grabación cuando las vemos en una computadora?

– Exactamente, así es. Nosotros detectamos las señales, las medimos y las registramos en una fotocélula, que después digitalizamos, y a esa señal digital uno la puede poner en un parlante y escucharla. Es una onda de distancia, una onda de tiempo, pero la convertimos en sonido. Y sí, nos encanta, nosotros tenemos un montón de soniditos de las distintas ondas captadas. No es un sonido muy bonito que digamos porque son frecuencias bajas, así que, en realidad, nosotros le agregamos 400 hertz para que sea más agradable. Si los astrónomos pintan el infrarrojo de rojo y el ultravioleta de azul, por qué no le vamos a cambiar la frecuencia para que se pueda escuchar mejor.

González brindó la conferencia “La música del universo: ondas gravitacionales”.

 

– ¿Qué es lo que más recuerda de ese primer momento de detección y todo el impacto que vino después?

– Bueno, esto es una confesión. Lo que más recuerdo es el nerviosismo que tenía yo y que teníamos muchos, de que esto no fuera una señal verdadera. Porque al principio, cuando la vimos, recién estábamos empezando a tomar datos con un instrumento que era nuevo, no conocíamos el ruido del instrumento. Y esta señal era espectacular, más grande de lo que nos habíamos imaginado si la interpretábamos como una onda gravitacional. Y era producida por agujeros negros de un tamaño que no se había observado antes, es decir, era como demasiado buena para ser cierta. Entonces, ¿podíamos decir que era una onda gravitacional? Había todo un plan para probar que lo que teníamos era una señal. Eso implicaba tomar más datos para poder distinguir señal de ruido. Habíamos empezado a tomar datos por tres meses, pero estaba esta señal, así que dijimos: “tomemos datos por un mes y con eso ya nos alcanza para ver si es una señal verdadera mientras seguimos analizando para ver si hay otra”. Y hubo otras dos señales. Escribimos un artículo y lo mandamos a publicar para ver qué nos decían los referís que revisan estos artículos porque teníamos que tener un cuidado tremendo porque ya había habido, en décadas anteriores, anuncios de descubrimientos de ondas gravitacionales que no habían sido tales. Teníamos un miedo tremendo de que esto fuera algo así. Pero nos respondieron enseguida con comentarios muy positivos.

– La onda expansiva de la noticia ¿te sorprendió? Porque fue un impacto global que superó por mucho a cualquier otro de los hallazgos que la física suele hacer.

– Fue mayor de lo que esperábamos. Pero sabíamos que iba a ser un descubrimiento que iba a impactar no sólo en el ambiente científico sino en el público en general. Sobre todo por los agujeros negros, no sólo por las ondas gravitacionales. Pero lo que nos sorprendió mucho es que no había una imagen para mostrar, porque a lo sumo es un sonido, un dibujo, pero no es algo como esas imágenes tomadas por el Telescopio Horizonte de Eventos que salen en los diarios. Pero la mayor parte fue por este camino: “Esto es lo último que faltaba para probar que Einstein tenía razón”. Cosa que nosotros nunca dijimos y no creíamos tampoco porque había pruebas de que existían las ondas gravitacionales. Se había dado un premio Nobel por eso en 1993. Así que todos los científicos estaban convencidos de que las ondas gravitacionales existían. Si era algo, era un descubrimiento astronómico porque nunca se había sabido de dos agujeros negros que estuvieran “bailando el tango” como me gusta decir a mí. Así que pensábamos que eso iba a ser la gran noticia, pero no, fue Einstein.

“Esa onda que descubrimos fue toda una revolución en astronomía porque provenía de dos agujeros negros muy grandes”.

– A partir de ese primer evento que ustedes pudieron captar, ¿se hizo habitual, en las campañas que realizan, la detección de ondas gravitacionales producidas por diferentes objetos desde distintos lugares del universo?

– Bueno, viene muy bien. En realidad, esa onda que descubrimos fue toda una revolución en astronomía porque provenía de dos agujeros negros grandes. Los agujeros negros se cree que se producen por explosiones de supernovas que pueden dejar una estrella de neutrones o un agujero negro. Si la estrella es muy grande deja un agujero negro, si no, una estrella de neutrones. Pero esas estrellas no pueden ser tan grandes porque, si no, explotan de otra manera, mueren de otra forma. Así que los agujeros negros que se conocían tenían entre cinco y hasta veinte masas solares, y acá teníamos dos que tenían 30 masas solares cada uno. Era algo totalmente nuevo en la astronomía de agujeros negros. Incluso parece increíble decirlo: ¡astronomía de agujeros negros! En realidad, esa primera señal que descubrimos es la que tiene todavía el récord de amplitud. Hemos descubierto otras de agujeros negros más grandes pero más lejanos, entonces la onda no es tan grande.

– ¿Y detectaron ondas producidas por estrellas de neutrones?

– Ondas gravitacionales provenientes de sistemas binarios de estrellas de neutrones eran la apuesta segura, eran las únicas de las que teníamos garantías de que existían, pero las estrellas de neutrones son chiquitas comparadas con los agujeros. Tienen apenas un poco más de una masa solar pero concentrada en el tamaño de la Ciudad de Buenos Aires. Así que todos los datos decían que teníamos que tener instrumentos con más sensibilidad para captarlas. Cuando empezamos a tomar datos, en el 2015, todavía no los teníamos. Recién en la campaña 2016/2017 detectamos la primera señal de dos estrellas de neutrones que fue espectacular. Esa es mi favorita. Hasta ahora hemos descubierto noventa señales, de las cuales sólo dos son de dos estrellas de neutrones. Tenemos otras dos que son de una estrella de neutrones y un agujero negro, y otras que son de un agujero negro con otro objeto que no sabemos muy bien qué es. O sea que, de las 90 señales que tenemos, la mayoría son de agujeros negros. En la última corrida de la última campaña de datos que hicimos en el 2019/2020 se detectó una señal por semana, cuando en la primera campaña detectamos una por mes. Vamos mejorando pero no son rutinarias todavía.

– ¿Hay algún límite técnico que esperan que pueda ser superado en breve?

– Sí, hay algunos que sabemos que van a ser superados en breve. Hay otros que creemos que no podrán ser superados en las instalaciones que tenemos actualmente. Pero ya hay proyectos para lo que llamamos detectores de tercera generación. Eso ya sería en instalaciones nuevas, con interferómetros diez veces más largos, diez veces más grandes y bastante más caros. Todavía no están aprobados, son conceptos por ahora.

González recibió el doctorado honoris causa de la UBA.

 

– ¿Van a colocar instrumentos en el espacio también?

– Sí, hay un proyecto espacial que se llama LISA. Está liderado por la Agencia Espacial Europea con una participación minoritaria de NASA. La idea es colocar tres satélites que van a estar a dos millones y medio de kilómetros de distancia, en lugar de cuatro km o de los cuarenta km que es lo que queremos para esta tercera generación. Estos dos millones y medio de kilómetros permitirían detectar ondas de muchísima más baja frecuencia que serían producidas por agujeros negros muchísimo más grandes, no los que están producidos por explosiones de supernovas sino los se amontonan en los centros de las galaxias.

– ¿Este hallazgo marcó el surgimiento de lo que se llamaría la astronomía gravitacional?

– Sí, estos son los primeros pasos de la astronomía gravitacional frente a los 400 años que tiene la astronomía tradicional. Pero lo que existe, además de astronomía de ondas gravitacionales, es astronomía de mensajeros múltiples. Por ejemplo, esta colisión de estrellas de neutrones que detectamos 2017, se captó a partir de una señal tomada en observatorios de rayos gamma. Al mismo tiempo, y como estaban andando los dos instrumentos de Estados Unidos y el de Europa, pudimos triangular y decirle a los astrónomos «miren hacia allá, a tal distancia». Había cuarenta galaxias en el área en que estaba localizado el evento. Empezaron a mirar una galaxia por vez hasta que encontraron un puntito brillante esa noche, que a la noche siguiente se fue. Es decir, hubo un día para ver las señales ópticas. Pero, a partir de ahí, en los siguientes nueve o diez días se empezaron a ver señales de radio, señales de rayos X, que se vieron por un año, ¡un año! Todavía se está entendiendo todo esto por la cantidad de señales que se descubrieron. Está la señal gravitacional por la que sabemos la masa de los objetos, está la señal de rayos gamma por la que se sabe que se emitieron rayos gamma, rayos que estaban bien colimados, las señales ópticas que se sabe que se arman de una explosión isotrópica, están la señales de radio y de rayos X que son de ondas de choque. Esa es la astronomía de mensajeros múltiples, que es algo que ha nacido en esta última década. Y no sólo con ondas gravitacionales y ondas electromagnéticas, sino también con partículas. Uno de mis sueños es que haya una explosión de supernova en nuestra galaxia, porque las ondas gravitacionales que emiten son bastante débiles pero si se produce en nuestra galaxia se podrían ver las ondas electromagnéticas, la supernova en óptica y los neutrinos.

“Con los detectores de tercera generación podríamos ver todos los tipos de agujeros negros que se han producido en la historia del universo. ¡Eso es loquísimo!”

– Esto que estás describiendo es un cambio radical para la astronomía…

– Exactamente, por ejemplo, sabemos todo esto de los agujeros negros porque detectamos ondas gravitacionales. No se puede captar toda esta información de los rayos X, que es la manera en que se vienen estudiando. Es un sentido nuevo. Hasta ahora teníamos ojos, ahora tenemos ojos y oídos para mirar y escuchar el universo.

– ¿Qué es lo que más desearías hallar en el marco de las posibilidades actuales o en un futuro próximo?

– Cuando pensamos en cuáles son los argumentos científicos para construir estos detectores de tercera generación decimos que es porque podríamos ver todos los tipos de agujeros negros que se han producido en la historia del universo. Toda la historia cosmológica de agujeros negros. ¡Imaginate! ¡Eso es loquísimo! Respecto de las estrellas de neutrones, podríamos verlas con tanto detalle que las podríamos usar como experimentos de física nuclear porque los átomos que hay en las estrellas de neutrones, no son solamente neutrones. Hay también átomos muy pero muy pesados, átomos con muchos protones, que están chocando a la velocidad de la luz. Eso es un acelerador, un reactor nuclear allá en el espacio que lo podríamos usar porque tendríamos todos los detalles si consiguiéramos la sensibilidad necesaria. Es impresionante.

– ¿Vos decís que eso está dentro del rango de lo posible, no de la fantasía?

– No, eso no es fantasía. Si quisiera imaginarme cosas que realmente quiero y que ya están un poco más lejos, a mí lo que me encantaría es detectar una señal con más de un detector, de manera de confirmar que es una señal de ondas de gravitacionales, que no sepamos qué es. A mí me encantan los misterios. Ese es mi sueño.

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