La agencia espacial estadounidense asegura que el movimiento de los agujeros negros y otros objetos masivos a través del espacio puede crear ondas en la estructura del universo, llamadas ondas gravitacionales.

Se cree que estas ondas fueron creadas durante eones ( unidad de tiempo geológico, equivalente a mil millones de años) por agujeros negros supermasivos, hasta miles de millones de veces la masa de nuestro Sol, dando vueltas entre sí antes de fusionarse.

El Observatorio Norteamericano de Nanohercios para Ondas Gravitacionales ( NANOGrav ) presentó la evidencia en una serie de artículos publicados en Astrophysical Journal Letters. Los investigadores han recopilado por 15 años datos de alta precisión de radiotelescopios terrestres, en busca de estas ondas gravitacionales.

Te puede interesar: Extraer tanta agua subterránea no solo la ha agotado, sino que ha desplazado el eje de la Tierra

Katerina Chatziioannou, miembro del equipo de NANOGrav, explicó que “el efecto de las ondas gravitacionales en los púlsares es extremadamente débil y difícil de detectar, pero con el tiempo construimos confianza en los hallazgos a medida que recopilamos más datos”.

Por su parte, Joseph Lazio, miembro del equipo y científico principal del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, aseguro que ahora tienen una nueva forma de investigar lo que sucede cuando los monstruosos agujeros negros en los núcleos de las galaxias comienzan una espiral de muerte lenta pero inexorable”.

Cabe recordar, y según la revista científica Astrophysical Journal Letters, las ondas gravitacionales fueron propuestas por primera vez por Albert Einstein en 1916, pero no se detectaron directamente hasta unos 100 años después, LIGO un observatorio de detección de ondas gravitatorias, recogió las ondas de un par de agujeros negros distantes en colisión.

Te puede interesar: Europa lanzará un telescopio para averiguar por qué la expansión del universo se está acelerando

Ahora, con los nuevos resultados de la investigación de NANOGrav, los científicos pudieron captar un zumbido colectivo de ondas gravitacionales de muchos pares de agujeros negros supermasivos fusionados en todo el universo.

“La gente compara esta señal con un murmullo de fondo en lugar de los gritos que capta LIGO”, explica  Chatziioannou.

Por su parte otro investigador, describe el sonido como “si estuvieras en un cóctel y no pudieras distinguir ninguna voz individual. Solo escuchamos el ruido de fondo”.

Te puede interesar: Así es como la NASA convierte la orina en agua potable para sus astronautas

De acuerdo con Astrophysical Journal Letters los científicos esperan responder misterios sobre la naturaleza de la fusión de agujeros negros supermasivos, como qué tan comunes son, qué los une y qué otros factores contribuyen a su coalescencia.

Por su parte la NASA dice que “las ondas de fondo detectadas por NANOGrav podrían ayudar a los científicos a comprender mejor cómo se crean las ondas gravitacionales y qué les sucede a medida que se propagan por el universo. También podrían usarse para estudiar fusiones de agujeros negros supermasivos, eventos que pueden durar millones de años. Los científicos creen que estas fusiones ocurren en la mayoría de las galaxias e influyen en su evolución”.

Imagen: Aurore Simonnet para la Colaboración NANOGrav

Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne, los tres científicos responsables de detectar y descubrir las ondas gravitacionales, ganaron el Premio Nobel de Física de 2017 por su contribución a la ciencia, según informó TechTimes.

Albert Einstein predijo la existencia de estas ondas hace más de un siglo, pero solo hasta el 2015 los humanos lograron progresar en sus estudios. Ese año se detectó la primera onda gravitacional, y después de un año se logró confirmar sin duda alguna. De esa forma se cimentó un descubrimiento sin precedentes en la astronomía y la física.

“Un premio para toda la raza humana”

Thorne le dijo a la AP, citado por TechTimes, que su descubrimiento es una ganancia para toda la raza humana. “Estas ondas gravitacionales serán una herramienta poderosa para que la raza humana pueda explorar el universo”, dijo Thorne. Él y Barish son investigadores del California Institute of Technology (Caltech, o como mejor lo conocemos, la universidad donde trabajan los personajes de ‘The Big Bang Theory’).

Estas ondas, para resumir (si es que es posible), son ondulaciones muy tenues que deforman el entramado del espacio y el tiempo. Pero son extremadamente difíciles de detectar debido a su tamaño. Por ejemplo, las ondas gravitacionales que se detectaron en febrero del año pasado eran más pequeñas que el ancho de un átomo.

La primera onda detectada por los tres científicos (en 2015) fue resultado de una colisión entre dos agujeros negros hace unos 1.300 millones de años. Pero desde entonces ha habido más detecciones.

Los tres científicos usaron una increíble herramienta para hacer estos descubrimientos. Sus investigaciones se lograron gracias al Observatorio de Láser Interferómetro de Ondas Gravitacionales (LIGO, por sus siglas en inglés). Este laboratorio, fundado hace 40 años, involucró a más de 1.000 personas en constante trabajo para desarrollar un aparato experimental que pudo detectar finalmente las ondas gravitacionales.

Los observatorios de LIGO son piezas tecnológicas extremadamente sofisticadas y complejas, dice el medio. Todos requieren precisión y estabilidad al máximo para detectar apropiadamente las ondas gravitacionales. De hecho, son tan precisas que incluso las hojas que caen de los árboles cercanos podrían afectar su medición.

En un comunicado sobre el Premio Nobel, la Real Academia Sueca de Ciencias, dice que “esto es algo completamente nuevo y distinto, que abre mundos no descubiertos. Una riqueza de descubrimientos aguarda para aquellos que lograron capturar las ondas e interpretar su mensaje”.

¿Qué viene ahora?

Es un momento emocionante para la astronomía de ondas gravitacionales, dice el medio. En los próximos años, dos nuevos detectores estarán en línea: el KAGRA en Japón y otro observatorio LIGO en India.

Hasta el momento ha habido cuatro detecciones de ondas gravitaciones, y entre más frecuentemente ocurren, los científicos serán más hábiles a la hora de ubicarlas. Pero ¿por qué son tan importantes estas detecciones? Sencillamente, esta es una nueva forma de ver el universo, y a medida que se vaya estudiando mejor este fenómeno, los científicos podrán determinar algunos secretos del universo que quizá no nos imaginemos aún.

Imágenes: LIGO.

Este año tuvimos varios avances importantes en la ciencia: desde la ciencia aeroespacial, descubrimientos de planetas y galaxias, hasta nuevos procedimientos celulares para la salud. Enfrentamos el ‘boom’ del Zika y sus desafortunados efectos sobre miles de vidas. Así pasó un año lleno de emociones científicas. Estos son algunos de los descubrimientos más importantes de 2016, según Gizmodo.

1. Ondas Gravitacionales

En febrero de este año, los físicos del Observatorio de Detección de Ondas Gravitacionales (Ligo, por sus siglas en inglés) confirmaron la existencia de las ondas gravitacionales, no una, sino dos veces. Se trata de un descubrimiento fundamental sobre la naturaleza de nuestra realidad. Recordemos de qué se trata este hecho.

Normalmente estamos familiarizados con el concepto de tiempo y espacio, es decir el ‘contenedor’ de cuatro dimensiones en el que vivimos. Pero resulta que el espacio-tiempo no es una caja rígida. Es un océano en movimiento, con ‘olas’ subatómicas vivas. Esta es la teoría de la relatividad especial que Einstein propuso pero que nunca se pudo demostrar, hasta este año.

Según esa teoría, el universo está ‘cosido’ por una ‘red’ de espacio-tiempo que se deforma cuando se le pone encima una masa. Las ondas gravitacionales ocurren cada vez que un cuerpo masivo se mueve y deforma esa ‘red’. Como resultado, el espacio y el tiempo se deforman donde y cuando pasan esas ondas (casi como lo que pasa cuando Homero llega a la tercera dimensión).

Lo que más impresiona de este descubrimiento es que le tomara cien años a los humanos demostrar la teoría, y más aún, que un joven de 20 años la imaginara en su mente. Mira en este video una explicación de las ondas gravitacionales (activa los subtítulos en español).

2. Proxima b

En los últimos años, los astrónomos han descubierto miles de exoplanetas, incluyendo varios planetas rocosos del tamaño de la Tierra. Pero de todos los planetas potencialmente habitables que hemos avistado, Proxima b es el más interesante. Es un planeta del tamaño de la Tierra que orbita la estrella más cercana a nosotros, Proxima Centauri, a solo 4,3 años luz de distancia. Debido a que Proxima Centauri es una estrella roja enana, no tan caliente como nuestro sol, se da un ambiente propicio para que se forme agua líquida en forma de océanos. Y por eso Proxima b podría ser habitable.

Lo mejor de este descubrimiento es que no tendremos que esperar mucho para confirmar estas sospechas. Cuando se lance el próximo Telescopio Espacial, el James Webb (que reemplazará al Hubble), obtendremos nuestro primer vistazo a la atmósfera de Proxima b (si es que la tiene). Si con eso no solucionamos nada, es probable que nos toque enviar una flota de mini sondas a explorar, dice el medio.

3. Primera prueba en humanos de Crispr

Crispr es una revolucionaria herramienta de edición de genes que promete curar enfermedades y resolver calamidades ambientales. Este año esta tecnología dio un paso adelante cuando un equipo de científicos chinos la usaron para tratar a un paciente humano por primera vez.

El paciente sufría de un cáncer de pulmón agresivo. Para tratarlo, los científicos extrajeron células inmunes de su sangre, usaron CRISPR para derrotar un gen del que se aprovecha el cáncer para expandirse, y reintrodujeron las células modificadas de nuevo al paciente. Se espera que las células editadas ayuden al paciente a derrotar al cáncer, aunque los resultados de esta prueba aún no se han revelado. Sin importar los resultados finales de este caso, el uso de CRISPR para tratar enfermedades en humanos abre un nuevo capítulo en la medicina personalizada.

4. Convertir emisiones de carbono en piedra

Bajo el actual panorama de aumentos de emisiones de dióxido de carbono, y las catastróficas consecuencias del cambio climático; los científicos están pensando seriamente cómo podemos deshacernos del carbono en el aire. Es por eso que surgió un concepto llamado ‘captura de carbono y almacenamiento’ (CCS, por sus siglas en inglés), que desde hace años ronda la cabeza de muchos científicos.

Pero este año nos llegaron los resultados de una prueba sin precedentes. Los investigadores de la Universidad de Southhampton lograron disolver carbón atmosférico en agua y sellarlo en un pozo subterráneo en Islandia. Luego de dos años, el carbón reaccionó a los minerales basálticos, y eventualmente se cristalizó en una forma sólida, que permanecerá así por siglos o incluso milenios.

Aunque sea emocionante, que prácticamente los científicos lograron ‘convertir CO2 en piedra’, este método tiene sus limitaciones. La práctica es específica para la zona, es decir que solo funcionaria en regiones con geología y geoquímica similar al subsuelo de Islandia. Además, en escala sería un desafío ‘tratar’ las miles de millones de toneladas que emitimos cada año.

5. El vertebrado más antiguo de la Tierra

De acuerdo con un estudio publicado este año, el secreto para una extensión radical de la vida está en un animal que puede vivir hasta 400 años. Se trata de los vertebrados más longevos del planeta: el más viejo de una especie de tiburones en Groenlandia tiene entre 272 y 512 años ¿Cuál es su secreto? Según el estudio, este animal tiene un metabolismo extremadamente lento, lo que causa un crecimiento lento y maduración reproductiva. Además, se cree que los animales también se ‘congelan’ para quedar en ocasionales estados criogénicos.

Imágenes: Nasa y Flickr. 

La última teoría física de Einstein que faltaba por corroborar experimentalmente fue confirmada. Este jueves, los científicos del Observatorio Avanzado de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (Ligo, por sus siglas en inglés) confirmaron por primera vez el hallazgo de ondas gravitacionales. Es un descubrimiento que la física experimental ha estado persiguiendo por décadas, y que abre nuevos horizontes para la comprensión del espacio.

Según la teoría de la relatividad especial, el universo está ‘cosido’ por una ‘malla’ de espacio-tiempo que se deforma cuando una masa se le pone encima. Esa deformación, que es lo que se conoce como gravedad, es similar a lo que ocurriría si pones una pelota de bolos en una cama de agua: entre más masivo el objeto que la causa, más profunda es.

Entre otras cosas, esa es la razón por la que el tiempo pasa más rápido a medida que se está más cerca de un cuerpo más pesado, como un agujero negro, como ocurre en la película ‘Interstellar’.

Lo que se detectó fueron rastros de un evento que ocurrió hace 1.600 millones de años

Las ondas gravitacionales ocurren cada vez que un cuerpo masivo se mueve y deforma esa ‘malla’. Como resultado, el espacio y el tiempo se deforman donde y cuando pasan esas ondas. IFLScience cuenta que lo que se detectó fue una medición de las ondas detectadas el pasado 14 de septiembre, causada por la fusión de dos agujeros negros, uno con 36 veces más masa que el Sol, y otro con 29 veces más masa. El evento ocurrió hace 1.600 millones de años, pero fue tan fuerte que las ondas llegaron a nuestro planeta a pesar de toda la distancia que nos separa del lugar donde ocurrió.

Este video de PhD Comics lo explica muy bien (puedes activar los subtítulos en español en el botón ‘Settings’, la rueda dentada):

La detección de las ondas gravitacionales fue posible gracias a Ligo, un laboratorio que mide las mínimas oscilaciones en el recorrido de un láser en dos túneles de cuatro kilómetros. El láser es disparado, dividido en dos conductos perpendiculares y luego recombinado. Si el resultado final es idéntico al láser inicial, no pasa nada. Pero si hay alguna interferencia, esta podría deberse a que uno de los láseres recorrió más distancia que el otro. Esa diferencia podría deberse a los cambios en el espacio-tiempo que se producen por las ondas gravitacionales.

Este hallazgo abre nuevas posibilidades a la astrofísica

El principal obstáculo para no haberlas detectado antes tiene que ver con que esas diferencias son mínimas. Como se ve en el video, para encontrar una onda hay que encontrar una diferencia equivalente a la de 5 mm en un espacio de 1.000 trillones de mm (10^21). Por fortuna para los científicos, el hallazgo del jueves tiene una significación estadística de 5,1 sigmas, lo que equivale que solo hay una posibilidad entre seis millones de que sea un error.

Además del hito científico de haber confirmado la teoría de Einstein, este hallazgo abre nuevas posibilidades a la astrofísica. Todos los fenómenos celestes, que ocurren a cientos o miles de años luz de nosotros, generan ondas gravitacionales. Y aunque muy pocos de ellos son lo suficientemente poderosos como para que sintamos sus vibraciones en la Tierra, si podemos percibir sus ondas podremos comprenderlos mejor.  De esa manera, podremos verificar experimentalmente muchas teorías que, hasta ahora, no teníamos manera de validar en el laboratorio.

Imagen: pixelparticle (vía Shutterstock)

Varios científicos se han aventurado a plantear que esta puede ser la noticia más importante de ciencia desde el bosón de Higgs. Por primera vez encontraron lo que parece ser evidencias de una onda gravitacional. En caso de que logren demostrar el hallazgo, quitarían del camino toda duda que queda en la academia sobre la Teoría de la Relatividad.

Cuando Einstein planteó la Teoría de la Relatividad General, dijo que la aceleración de grandes masas produce ondas en el espacio, de una manera similar a como ocurre en el agua. Los científicos han encontrado varias pistas que llevarían a demostrar la existencia de estas ondas, pero hasta ahora no existía un posible evidencia tan contundente como esta.

IFL Science explica que el artículo de la investigación ya está publicado en ArXiv, una base de datos de ‘papers’ científicos. En términos generales, el texto explica que la radiación de fondo de microondas (o CMS, por cosmic microwave background), es una que quedó de mucho tiempo después del Big Bang. Encontrarla podría llegar a dar evidencia de la existencia de las ondas gravitacionales, y en consecuencia demostrar la teoría del nacimiento del Universo. Los resultados ahora serán estudiados con cuidado por la comunidad científica antes de sacar una conclusión.

Según lo que reporta la BBC, Marc Kamionkowski, investigador de la Universidad John Hopkins, dice que estos hallazgos son muy prometedores. “He visto la investigación, los argumentos son persuasivos, y los científicos involucrados están entre las personas más cuidadosas y conservadoras que conozco”, dijo.

Pero otros científicos explican que el patrón de movimiento de la onda que demostraría lo que esperamos tiene que ser muy específico. Por eso, conservan algo de escepticismo de todo lo que se ha hablado. Dicen que es muy difícil hallar ondas gravitacionales con los equipos con los que cuentan hoy. Esto puede significar el próximo Nobel de Física en caso de que el hallazgo sea acertado.

Imagen: D.Reichardt