Onda gravitacional
Keywords: Onda gravitacional, 1974, 1993, 2005, 2011, Agujero negro, Alemania, Big Bang, Einstein
En física una onda gravitacional es una ondulación del espacio-tiempo producida por un cuerpo masivo acelerado. Las ondas gravitacionales constituyen un consecuencia de la teoría de la relatividad general de Einstein y se transmiten a la velocidad de la luz. Hasta ahora no ha sido posible detectar ninguna de estas ondas aunque sí existen evidencias indirectas de ellas, como el decaimiento del periodo orbital observado en un pulsar binario. Actualmente existen grandes proyectos de observatorios interferométricos que deberían ser capaces de detectar ondas gravitacionales producidas en fenómenos cataclísmicos como la explosión de una supernova cercana o una radiación de fondo gravitacional remanente del Big Bang. La detección de ondas gravitacionales constituiría una nueva e importante validación de la teoría de la relatividad general.
Las ondas gravitacionales no deben confundirse con las ondas de gravedad presentes un fluído.
Primeras evidencias de ondas gravitacionales
Los físicos Russell Hulse y Joseph Taylor descubrieron en 1974 el primer púlsar binario (PSR1913+16). Las observaciones durante varios años han confirmado que el periodo de rotación de ambos objetos aumenta con el tiempo de manera predicha por la teoría de la relatividad general perdiendo energía en forma de ondas gravitacionales. Aunque estas ondas no han sido detectadas de forma directa Taylor y Hulse demostraron que la rotación del sistema binario se aceleraba a medida que las estrellas giraban en espiral cada vez mas juntas, exactamente tal y como se predecía si estuviera emitiendo energía en forma de ondas gravitacionales. este descubrimiento se considera como la demostración de la existencia de ondas gravitacionales. Por éste motivo Hulse y Taylor recibieron el Premio Nobel de Física del año 1993. Más recientemente, (2005), se ha descubierto un segundo pulsar binario PSR J0737-3039 cuyo comportamiento parece confirmar también las predicciones de la relatividad general con respecto a la energía emitida en forma de ondas gravitacionales. El púlsar binario tiene una órbita cuya distancia decae en unos 7 mm por día.
Objetos emisores de ondas gravitacionales
La amplitud predicha para estas ondas y los efectos observables que podrían producir es muy débil de modo que su detección directa es extremadamente difícil. Si existen las ondas gravitacionales su amplitud sería muy inferior al ruido vibravional procedente de otras fuentes. Tan sólo los fenómenos más violentos del Universo podrían producir ondas gravitacionales susceptibles de ser detectadas.
Los objetos que deberían emitir ondas de gravedad detectables de manera directa son objetos muy masivos sometidos a fuertes aceleraciones o cuerpos masivos no homogéneos rotando a gran velocidad. Se espera poder encontrar ondas gravitacionales producidas en fenómenos cataclísmicos como:
- La explosión de una supernova.
- La formación de un agujero negro.
- El choque de cuerpos masivos como estrellas de neutrones o la coalescencia de agujeros negros.
- La rotación de una estrella de neutrones inhomogénea.
- Radiación gravitacional remanente del Big Bang. Este último caso ofrecería datos únicos sobre la formación del Universo en el periodo anterior a la edad oscura del Universo en la que el Universo era opaco a la radiación electromagnética.
Observatorios de ondas gravitacionales
Actualmente existen diferentes proyectos de observación de ondas graviacionales como LIGO (USA), TAMA 300 (Japón), GEO 600 (Alemania y Reino Unido), o VIRGO (Francia e Italia). Los más pesimistas consideran que la detección real de ondas gravitacionales solo podrá ser realizada desde el espacio. Una misión espacial denominada LISA se encuentra en fase de estudio para constituir el primer observatorio espacial de ondas gravitacionales y podría estar operativo alrededor del 2011.