Dos enanas blancas orbitándose mutuamente
Sistema binario J0806 formado por dos enanas blancas que se orbitan mutuamente cada 5 minutos. Según la Teoría General de la Relatividad de Einstein, un sistema de este tipo debería producir ondas gravitacionales, que son unas ondulaciones en el espacio-tiempo capaces de alejar la energía de un sistema y provocar que las estrellas se acerquen aún más entre sí. Las observaciones ópticas y con rayos de este sistema indican que el período orbital de las estrellas se reduce por 1,2 milisegundos cada año, lo que demuestra que las estrellas se acercan entre sí a un ritmo de 60,96 centímetros al año.

En los próximos días parece que vamos a hablar mucho sobre las ondas gravitacionales (o gravitatorias), pero algunos se preguntarán ¿por qué no se llaman “ondas de gravedad”? Podría parecer mucho más fácil decir “gravedad” que “gravitacional” o “gravitatorio”, pues ahorra algunos caracteres y da la sensación de que es lo mismo.

Aunque parezcan términos que se refieren a lo mismo, no caigas en la trampa. Aunque ambos conceptos tengan en común la gravedad, las ondas de gravedad y las ondas gravitacionales son dos conceptos totalmente diferentes. A continuación detallaremos estos conceptos para que seas el único que conozca la diferencia la próxima vez cuando tus amigos saquen este tema (si es que lo van a sacar alguna vez).

Ondas gravitatorias

Las ondas gravitacionales (o gravitatorias) son, en su sentido más básico, unas ondulaciones en el espacio-tiempo. Einstein predijo estas ondas hace más de un siglo en su Teoría General de la Relatividad señalando que son generadas por la aceleración de unos objetos masivos en el Cosmos.

Si una estrella explota como una Supernova, las ondas gravitacionales llevan energía originada de la detonación a la velocidad de la luz. Si dos agujeros negros chocan entre sí, hacen que estas ondulaciones en el espacio-tiempo se propaguen como lo hacen las ondas sobre la superficie de un lago.

Si dos estrella de neutrones se orbitan mutuamente de cerca, la energía que se crea es alejada del sistema por las ondas gravitacionales. Si los científicos pudieran detectar y confirmar la existencia de estas ondas, posibilitaría el comienzo de una nueva era en la astronomía, ya que seríamos capaces de diferencias entre los patrones de las ondas gravitacionales y los fenómenos que las generan.

Los científicos podrían confirmar esta semana el hallazgo de ondas gravitacionales.
Los científicos podrían confirmar esta semana el hallazgo de ondas gravitacionales.

Por ejemplo, el pulso repentino de una onda gravitacional podrían indicar que proceden de la explosión de una Supernova, mientras que una señal oscilante continua puede apuntar a dos agujeros negros que se orbitan mutuamente antes de fusionarse por completo.

Hasta ahora, las ondas gravitacionales son teóricas, aunque hay muchas evidencias indirectas de su existencia. Curiosamente, cuando las ondas gravitatorias se propagan a través del espacio-tiempo, ellas deforman el tejido del espacio, expandiendo o reduciendo el espacio que hay entre dos objetos. El efecto es minúsculo, pero mediante el uso de unos interferómetros láser, como el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser o LIGO, capaz de medir las perturbaciones más diminutas dentro de unos túneles de 4 kilómetros en forma de L, sería posible la detección de ondas gravitacionales en la Tierra.

En el caso de LIGO, hay 2 estaciones ubicadas en lados opuestos de Estados Unidos. Si la señal de una onda gravitacional es real, su patrón será observado en ambos lugares, y si es un falso positivo (como por ejemplo las vibraciones de un camión que pasa por encima), sólo una estación lo detectaría.

Aunque LIGO comenzó sus operaciones en el 2002, los científicos todavía no lograron detectar las ondas gravitacionales, pero en septiembre de 2015, el sistema fue actualizado con detectores aún más precisos llamados Advanced LIGO y se espera que los físicos tengan alguna noticia importante para nosotros este jueves.

Ondas gravitatorias primordiales

Hace un tiempo los medios difundieron una noticia donde dijeron que los investigadores del proyecto BICEP2 habían descubierto unas ondas gravitatorias en el débil “resplandor” primordial del Big Bang, conocido como fondo cósmico de microondas o CMB. Aunque el hallazgo del BICEP2 resultó ser falso, se cree que el Big Bang podría haber dejado su “huella” en forma de algún tipo de luz polarizada.

Ondas gravitatorias primordiales
Esta imagen muestra datos del telescopio BICEP2 ubicado en el Polo Sur. Estas finas líneas aparentemente forman la firma de la “polarización del modo B” en el fondo cósmico de microondas primordial. Esta señal en realidad fue provocada por el polvo cósmico de la Vía Láctea.

En caso de que lleguen a observarse las ondas gravitatorias primordiales (ondas gravitatorias provocadas por el Big Bang), los científicos podrían confirmar algunos modelos de inflación cósmica y gravedad cuántica. Sin embargo, estas no son las ondas gravitatorias que anda buscando el LIGO, puesto que estos detectores tratan de identificar aquellas ondas gravitatorias que fueron generadas por unos eventos cósmicos altamente energéticos que ocurren en la actualidad, en nuestro Universo moderno.

La búsqueda de ondas gravitatorias primordiales es más bien una excavación arqueológica en el pasado de nuestro Universo.

Ondas de gravedad

Las ondas de gravedad son perturbaciones físicas provocadas por la fuerza restauradora de la gravedad en un entorno planetario. En otras palabras, las ondas de gravedad son específicas de las atmósferas planetarias y los cuerpos acuáticos.

En el caso de la atmósfera, cuando las corrientes de aire viajan sobre el océano y se encuentran repentinamente con una isla en su camino, ese aire se verá obligado a elevarse. Después de elevarse y de superar el obstáculo de la isla, el aire se verá forzado por la gravedad a bajar su altitud, pero su poco peso se opone a la gravedad intentando mantenerse a una mayor altitud. El resultado es muchas veces una región de aire oscilante en la atmósfera que puede dar lugar a la formación de nubes a medida que la humedad de las zonas más bajas se llega a condensar.

Ondas de gravedad fotografiadas por la NASA
Ondas de gravedad fotografiadas por la NASA sobre unas nubes de estratocúmulos

Entre algunos de los mejores ejemplos de ondas de gravedad se encuentran las mareas, las olas provocadas por el viento o los tsunamis.

Por lo tanto, la conclusión es que la gravedad juega un papel tanto en las ondas gravitatorias como en las ondas de gravedad, pero tienen propiedades muy distintas que no deberían confundirse.

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