Por qué los científicos están tan emocionados con la nueva detección de ondas gravitacionales

Hace tan solo unos días, el 29 de junio, el proyecto NANOGrav, una de las mayores colaboraciones internacionales de la historia hizo público un nuevo descubrimiento que, en palabras de Nature, se dispone a “sacudir toda la astrofísica”. Este avance físico ha implicado el trabajo de miles de científicos, repartidos en docenas de centros por todo el mundo, y más de quince años de trabajo conjunto recopilando datos. El comunicado se realizó durante una emisión en directo donde se anunció que se habían encontrado evidencias de un fondo cósmico de ondas gravitacionales. El artículo científico apareció publicado en The Astrophysical Journal Letters y, a partir de aquí, los medios de comunicación se lanzaron a la ya tradicional carrera de publicar el descubrimiento mediante veloces notas de prensa y artículos.

Los descubrimientos en Física de frontera no son sencillos de comunicar. Los avances científicos se suceden a un ritmo vertiginoso y determinados campos, como la Astrofísica, están alcanzando cotas de complejidad que superan el conocimiento de un público general. Por eso, cada vez es más frecuente que, días más tarde de la aparición de una noticia, las principales revistas y webs científicas publiquen también un artículo, más divulgativo y simplificado, intentando explicar en qué consiste ese nuevo descubrimiento o qué implicaciones ofrece. Es el caso de Nature que, primero publicó la noticia de las ondas gravitatorias y, al día siguiente, ofreció un texto aclarando puntos y explicando por qué es un avance importante. Del mismo modo Space.com también ha publicado un artículo divulgativo.

En definitiva, la actualidad en los medios de comunicación es una carrera de velocidad por publicar antes que nadie cualquier noticia para, afortunadamente, profundizar y aclarar esa noticia días más tarde. En estas “segundas noticias” es donde los pacientes lectores suelen comprender el verdadero significado del descubrimiento. Y si queremos entender mejor el anuncio de NANOGrav debemos retroceder en el tiempo casi un siglo y volver a la típica frase de “Einstein tenía razón”.

Tras las teorías relativistas se suele entender el Universo como una especie de sábana lisa, una lona elástica que se deforma por la masa de los objetos. Los físicos, Einstein incluido, se han preguntado desde hace décadas qué ocurriría con esa gran cama elástica que llamamos tejido espacio-tiempo si se produjesen eventos muy masivos, como por ejemplo la colisión de dos gigantescas estrellas o si dos agujeros negros con masas enormes se fusionaran. El espacio-tiempo se ajusta a esas ondulaciones y Einstein predijo que la interacción de objetos muy masivos causaría ondas de gravedad, del mismo modo que si tirásemos una piedra a un estanque en calma. Esas ondas gravitacionales, producidas por la deformación del tejido espaciotemporal, se desplazarían como olas y, con los instrumentos adecuados, podríamos detectarlas.

En 2016, un siglo después de que Einstein publicase su teoría general de la relatividad, el experimento LIGO realizó el anuncio más esperado. Era un 11 de febrero, a las 16:30. David Reitzer, director ejecutivo del experimento LIGO, aparecía sonriente en la sala de prensa y con un tono pausado pronunciaba sonriente las siguientes palabras: “Señoras y señores, hemos detectado ondas gravitacionales… lo hemos conseguido”. Hace 1300 millones de años, un par de grandes agujeros negros colisionaron, se fusionaron en uno sol y liberaron una gran cantidad de energía que hizo bambolearse el tejido espacio tiempo. Los interferómetros láser de LIGO son tan avanzados que detectan hasta el más mínimo movimiento en esa sábana lisa cósmica. Sus láseres actúan como boyas flotantes y fueron capaces de detectar ondulaciones en el espacio-tiempo producidas por las olas creadas por las “piedras gigantes de la masa de agujeros negros”…

Fue un momento especial para la física. Aquel anuncio abría las puertas a una nueva manera de mirar (o mejor dicho, escuchar) el Cosmos. La mayoría del conocimiento que tenemos del Universo lo hemos adquirido analizando la luz procedente de las estrellas, las galaxias… ahora, gracias a las ondas gravitacionales, poseemos otra manera de entender la naturaleza de los grandes fenómenos cósmicos. Lo que nos lleva al anuncio de estos días realizado por NANOGrav.

Hemos vuelto a conseguirlo… hemos vuelto a detectar ondas gravitacionales. Pero hay dos cosas importantes: en esta ocasión, las ondas diferentes y el método utilizado también es nuevo y sorprendente.

En 2016 la detección procedía de un hecho puntual, dos agujeros negros fusionándose, liberando energía y emitiendo una gran onda gravitacional. En el anuncio de NANOGrav los autores hablan de un “fondo cósmico de ondas gravitacionales”, un zumbido, una sinfonía incluso. Agujeros negros supermasivos, cuásares liberando energía, galaxias enteras chocando con otras, haciendo vibrar el tejido espaciotemporal y creando un “clamor gravitacional que recorre el Universo”.

¿Y cómo lo han detectado? Aquí llega otra genialidad del proyecto NANOGrav porque, en lugar de utilizar instrumentos láser como en LIGO, lo que han hecho es utilizar los datos acumulados durante 15 años de estrellas púlsar.

Los púlsares son estrellas de neutrones muy magnetizadas y con un giro tan veloz y tan preciso que los físicos los llaman, poéticamente, “los faros del Universo”. Estas estrellas pueden llegar a girar sobre sí mismas cientos de veces por segundo, emitiendo pulsos de luz tan exactos que cuando se descubrieron muchos pensaron que eran señales de alguna civilización extraterrestre. Gracias a su exactitud estos faros cósmicos también pueden ser utilizados como “relojes universales” y esta cualidad es la que han aprovechado los físicos de NANOGrav para detectar variaciones minúsculas pero consistentes con la emisión de una onda gravitacional.

“El equipo NANOGrav ha creado, en esencia, un detector a escala galáctica que revela las ondas gravitacionales que impregnan nuestro universo”, explica el director de la NSF, Sethuraman Panchanathan. En el titular de este artículo decía que los físicos están emocionados, y no es para menos: estamos ante un fascinante avance de la Astrofísica, un descubrimiento que nos acerca a una comprensión global de los grandes fenómenos físicos del cosmos.

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Referencias científicas y más información:

Castelvecchi, Davide. «Giant Gravitational Waves: Why Scientists Are so Excited». Nature (2023) DOI:10.1038/d41586-023-02203-6.

Robert Lea “The universe is humming with gravitational waves. Here's why scientists are so excited about the discovery” Space.com

Agazie, Gabriella, et al. «The NANOGrav 15 Years Data Set: Evidence for a Gravitational-Wave Background». The Astrophysical Journal Letters (2023), DOI: 10.3847/2041-8213/acdac6.