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Investigadores UdeA llegan a LIGO, el gran observatorio de ondas gravitacionales

17/08/2022
Por: Carlos Olimpo Restrepo S. - Periodista

La admisión del Grupo de Cosmología y Gravitación —Cosmograv— en el consorcio científico internacional conocido como LSC, LIGO Scientific Collaboration, pone a la UdeA como la única universidad de habla hispana activa en este experimento que tiene como propósito principal detectar las ondas gravitacionales, está integrado por cerca de 1200 científicos y cuenta con dos grandes centros en Estados Unidos. 

Instalación de cámara de vacío en el detector de Washington —Hanford, noroeste—. Foto: cortesía LIGO / Twitter. 

¿Qué son las ondas gravitacionales? ¿Para qué sirve estudiarlas? ¿Cómo detectarlas? Estas y otras preguntas son las que tratan de resolver más de 1200 científicos de todo el mundo que participan en el proyecto Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory —LIGO— o, dicho en español, Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser, que cuenta con dos grandes centros en Estados Unidos.

En abril pasado, el Comité Científico de este experimento aceptó a la Universidad de Antioquia como nuevo miembro, gracias al trabajo que durante varios años ha liderado el profesor Antonio Enea Romano, y que pone hoy a la Alma Máter como la única institución de educación superior entre los países latinoamericanos de habla hispana que está activa en este grupo.

«Entrar en LSC fue complejo, es una organización con unos 1200 científicos divididos en muchos grupos y para poder ser aceptados hay que convencerlos de poder hacer un aporte positivo, no solamente a una persona sino a muchas que tienen diferentes cargos de responsabilidad y colaboración allí», dijo Antonio Enea Romano, profesor del Instituto de Física de la UdeA y director del Grupo de Cosmología y Gravitación —Cosmograv—, adscrito a la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.

El docente Sergio Andrés Vallejo Peña, miembro también de Cosmograv, recordó que «esta alianza con LIGO es importante, porque las ondas gravitacionales representan una forma radicalmente nueva de observar el universo y ahora nosotros podemos acceder a toda esa información para hacer diferentes tipos de trabajo científico, así como de participar de eventos e intercambios académicos con los demás miembros de LIGO».

Vallejo señaló también los beneficios que implicará para el grupo de investigación estar en LIGO. «Nos va a permitir mejorar la comprensión del universo. Las ondas gravitacionales nos van a permitir medir las distancias de una forma muy diferente a los métodos tradicionales en astronomía, entonces vamos a poder confirmar o poner en duda algunas de las ideas de la cosmología moderna». 

Lo que hace LIGO

LIGO tiene como propósito principal detectar las ondas gravitacionales, las mismas que Albert Einstein predijo con su teoría general de la relatividad, en 1915, algo que se tardó un siglo para suceder, pues solo en 2015 se detectó la primera de ellas, que fue llamada GW150914.

Pero, ¿qué es esto? «Las ondas gravitatorias son fenómenos que ocurren en condiciones extremas, muy difíciles de reproducir en la Tierra, y por el momento no hay ninguna tecnología que nos permita producirlas acá. El universo es el único laboratorio que puede producir ese fenómeno y que puede ocurrir solo cuando se presentan condiciones muy especiales», explicó Enea Romano.

detector de Livingston de LigoEl Laboratorio LIGO opera dos sitios de detección, uno cerca de Hanford en el este de Washington y otro cerca de Livingston, Louisiana. Esta foto muestra el sitio del detector de Livingston. Foto tomada de www.ligo.caltech.edu

Estas condiciones se dan en escalas energéticas muy altas, pues involucran objetos compactos muy masivos, como los agujeros negros o las estrellas de neutrones. «Aquí es donde la teoría de la relatividad es importante, pues solo cuando dos de estos objetos se unen se pueden producir las ondas gravitacionales, las cuales deforman el espacio tiempo, por lo que los objetos se acercan y alejan entre sí a su paso», anotó Enea Romano. 

El investigador reiteró que en la Tierra ha sido muy difícil detectarlas, pero con el proyecto LIGO se encontró la forma de hacerlo. Esto es importante porque las ondas gravitacionales «permiten entender la historia del Universo —explicó Enea Romano —, en concreto medir distancias, que es uno de los problemas específicos de la cosmología, y posibilitan hacerlo de forma más fácil que con otro tipo de observaciones, como con las ondas de luz, que es como se hace de manera tradicional».  

La tecnología desarrollada para llevar a cabo LIGO es muy avanzada, relató el docente del Instituto de Física, quien advirtió que los grupos de investigación experimentales de la UdeA se podrán beneficiar de esta colaboración, y los conocimientos adquiridos podrán ser aplicados también fuera de la ciencia básica y tener impacto sobre la sociedad. 

Vallejo Peña, por su parte, indicó que LIGO cuenta con dos detectores en Estados Unidos, uno en Washington —Hanford, noroeste— y otro en Louisiana —Livingstone, sur—, cada uno con diferente tamaño y sensibilidad, para encontrar las ondas gravitacionales.  

«Lo que tiene que hacer el detector es medir distancias en dos direcciones perpendiculares entre sí, por ejemplo, norte-sur y este-oeste, y para esto utiliza un interferómetro láser, un aparato que dispara y divide un rayo láser por dos tubos vacíos de varios kilómetros de longitud y, según lo que pase cuando se encuentren los rayos de luz reflejados en espejos cuidadosamente dispuestos en los extremos de ambos tubos, pueden producir un patrón de interferencia», señaló Vallejo.  

El doctor en Física explicó que, dependiendo de si se forma y cómo se forma ese patrón, se puede determinar la diferencia en la distancia en ambos lados de los detectores. «Esa diferencia es la que nos dice si pasó o no una onda gravitacional, porque al pasar una onda gravitacional lo que hace es deformar el espacio y altera las distancias entre los objetos. Eso pasa con los brazos del interferómetro: uno se puede alargar y el otro se puede contraer, cambian las distancias y se genera el patrón y así es como se detecta una onda gravitacional. Con LIGO se pueden detectar diferencias en la longitud de los brazos de los detectores más pequeñas que la diezmilésima parte del diámetro de un protón». 

Para descartar que esos cambios en las distancias se deban a eventos como microsismos o al tráfico vehicular cercano a los detectores, el experimento LIGO no solo trabaja con los dos centros en Estados Unidos, sino que también trabajan en colaboración con uno en Italia y en el futuro con otros en Japón e India. 

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