Desde tiempos inmemoriales el hombre se ha interesado por el cosmos, pero a pesar de todos sus esfuerzos y del enorme progreso de la ciencia, solo somos capaces de observar una minúscula porción de las inconmensurables vastedades universo.

Sin embargo, los fenómenos astrofísicos que ocurren a distancias inalcanzables para el ser humano pueden ser estudiados de manera indirecta. Y una de ellas consiste en captar a las ondas gravitacionales que llegan incluso a nuestro planeta.

Se trata de ínfimas vibraciones de origen espacial, tan débiles que cualquier interferencia en la Tierra —incluso el sonido de un ave— podría volverlas virtualmente indistinguibles. Y para captar estas señales a la menor escala que jamás se haya intentado, los científicos han tratado de crear el lugar más ‘silencioso’ del planeta en términos de magnitudes vibratorias.

En absoluto silencio

Para ello, construyeron un enorme detector con un nivel sin precedentes de sensibilidad a cualquier oscilación, a tal punto que es capaz de detectar desde el paso de un tren a gran distancia hasta los efectos de algún desastre natural ocurrido del otro lado del globo terráqueo, precisa un artículo publicado por Dana Najjar en el portal Live Science.

Se trata de las instalaciones del Observatorio de detección de ondas gravitatorias por interferometría láser (LIGO, por sus siglas en inglés) construidas en una región apartada de la ciudad de Livingston (Luisiana, EE.UU.). Aquí, el tráfico que circula por una carretera ubicada a casi 2,5 kilómetros de distancia, debe reducir su marcha por debajo de los 16 kilómetros por hora para minimizar los temblores en el suelo.

Instalaciones de LIGO en Luisiana, EE.UU.

El tejido del espacio-tiempo

La teoría de la relatividad de Einstein postula que el tiempo y el espacio forman parte de un mismo continuo. Y cada vez que un objeto masivo se acelera, este distorsiona el espacio-tiempo a su alrededor produciendo un efecto similar a las perturbación en la superficie del agua que provoca una piedra arrojada en un estanque.

Y de la misma forma, las ondas gravitacionales se corresponden con las dilataciones y contracciones del propio ‘tejido’ del universo. Pero si las ondulaciones que se expanden en círculos concéntricos en el agua pueden ser observadas, por ejemplo, mediante un boya que se balancea hacia arriba y hacia abajo, las ondas gravitacionales estiran el espacio-tiempo en una dirección, comprimiéndolo simultáneamente en la dirección perpendicular.

En otras palabras, las ondas gravitacionales deforman el espacio a nuestro alrededor hacia adelante y hacia atrás, como si fuese una masa que, rítmicamente, se estira haciéndose más larga fina y se vuelve a contraer hasta su estado inicial.

Instalación de instrumentos de medición en el vacío

Precisión microscópica

Para detectar estas oscilaciones, el observatorio LIGO emite un rayo láser, el cual es partido en dos direcciones perpendiculares. Ambos haces recorren dos brazos del interferómetro de 4 kilómetros de largo cada uno —y con un vacío casi perfecto en su interior, para evitar cualquier obstáculo— para ser reflejados de regreso por espejos hasta llegar a un sensor de luz.

Cada vez que una onda gravitacional atraviesa el interferómetro, uno de los brazos resulta mínimamente alargado mientras que el otro se acorta, de modo que el patrón de luz de cada haz varía en función a esa minúscula diferencia de distancias.

Este nivel de sensibilidad equivale a “medir la distancia a la estrella más cercana (unos 4,2 años luz) con un margen de error menor al grosor de un cabello humano”, detalla el sitio del colaboración académica con el observatorio LIGO.

Descartar el ruido

Y para filtrar hasta la más mínima interferencia posible, en el lugar funcionan todo tipo de detectores —incluyendo sismómetros, magnetómetros, micrófonos y detectores de rayos gamma— que captan esas señales de ruido y las descartan de las mediciones del interferómetro. Asimismo, todos los instrumentos se encuentran suspendidos en un sistema de cuádruple péndulo para mitigar cualquier vibración.

Por último, los resultados obtenidos son contrastados con las mediciones de otras dos instalaciones idénticas ubicadas en el estado de Washington y en Italia. Si una vibración realmente proviene del espacio “debe verse de la misma manera en todos los detectores”, explica Salvatore Vitale, profesor de física del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE.UU) y colaborador del LIGO.

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