Escuchando al universo
En busca de las ondas gravitacionales
Láseres de alta potencia extremadamente estables que recorren miles de metros, uno de los sistemas de vacío más grandes del mundo, aislamiento sísmico de última generación y sofisticadas técnicas de análisis de señales permiten afrontar el reto de detectar ondas gravitacionales.
Durante décadas muchos científicos pensaron que nunca podríamos detectar ondas gravitacionales puesto que son muy débiles. Sin embargo, la combinación de avances en la tecnología y el ingenio de los físicos ha hecho posible que la primera detección directa haya tenido lugar en los detectores. LIGO es el mayor de ellos, con sus brazos de 4 km de longitud. Otros detectores son Virgo en Italia y GEO600 en Alemania.
Distorsiones diminutas
Los detectores de ondas gravitacionales han de medir desplazamientos del tamaño de la milésima parte de un protón.
Las ondas gravitacionales comprimen el espacio en una dirección y lo estiran en la dirección perpendicular. Pero, ¿cuánto? Imaginemos que disparamos un láser que ha de viajar un metro de distancia. Si una onda pasa por allí y comprime el espacio, el láser se podrá ahorrar camino: ¡0,0000000000000000000001 metros! Estamos ante efectos muy, muy pequeños.
Estas minúsculas diferencias es a lo que se enfrentan los detectores actuales. Y sin embargo, ¡consiguen medirlas!
Sensibilidad al límite
Para conseguir medir distancias tan pequeñas, se utiliza interferometría láser.
La idea detrás es bastante sencilla: hacemos viajar dos haces de láser en direcciones perpendiculares y los hacemos rebotar en un espejo que les hace volver al punto de partida. La forma en que interfieren depende de cuál es la diferencia de la distancia que han recorrido.
Si pasa un onda gravitacional por el detector, hará que una de las distancias sea un poco más pequeña mientras que la otra sea un poco mayor. Cuando los láseres interfieran, podremos saber cuánto.
Ruido, mucho ruido
Para detectar una señal tan débil cualquier pequeño ruido parece enorme.
El ruido de un camión pasando a kilómetros de un detector de ondas gravitacionales puede ser mayor que el efecto de una onda gravitacional. Además del ruido microsísmico (movimientos de la tierra), al detector le afectan otros ruidos como el térmico, causado por el movimiento de las moléculas que componen los espejos por estar a cierta temperatura.
Los ruidos en un detector de ondas gravitacionales afectan de forma distinta a distintas frecuencias. La combinación de todos ellos marca los límites donde un detector puede encontrar ondas gravitacionales.
La próxima generación
Los futuros detectores de ondas gravitacionales estarán bajo tierra... ¡o en el espacio!
Para disminuir el ruido al que están expuestos los detectores, la próxima generación ya no se colocará en la superficie terrestre. Por ejemplo, el futuro "Telescopio Einstein", se colocará bajo tierra. Además, también utilizará técnicas de criogenia para enfriar los espejos.
eLISA es una misión de la Agencia Espacial Europea (ESA) para colocar un detector en el espacio. eLISA nos permitirá detectar ondas gravitacionales en un rango de frecuencias distintas al que lo hacemos con los detectores actuales. Con esta misión esperamos empujar aún más los límites de las astronomía actual.
