Descobert el primer senyal d’ones gravitacionals

L’última gran predicció d’Albert Einstein sobre l'univers s'acaba de confirmar un segle després: les ones gravitacionals existeixen i un experiment als EUA les ha detectat per primera vegada.

Segons la Teoria General de la Relativitat hi ha objectes que converteixen part de la seva massa en energia i la desprenen en forma d'ones que viatgen a la velocitat de la llum i deformen al seu pas l'espai i el temps. La font d'ones gravitacionals per antonomàsia és la fusió de dos forats negres supermassius, un dels esdeveniments més violents que han existit després del Big Bang. El geni alemany les va predir l’any 1916, però també va advertir que, si realment hi ha fusions d'aquest tipus, es produeixen tan lluny que les seves vibracions serien indetectables des de la Terra.

Els responsables de l’Observatori d’Interferometria Làser d’Ones Gravitacionals (LIGO), als EUA, han anunciat avui que han captat les ones produïdes pel xoc de dos forats negres, la primera detecció directa que confirma la teoria d’Einstein. L'anunci s'ha fet en una conferència de premsa que s’ha fet a Washington i s’ha retransmès per Internet. Els resultats científics han estat acceptats per publicar-los a la Physical Review Letters, segons ha informat en una nota l’Institut Tecnològic de Califòrnia (Caltech).

"Senyores i senyors, hem detectat les ones gravitacionals. Ho hem aconseguit", ha exclamat el director executiu del LIGO, David Reitze. "Hem trigat mesos a veure que realment eren les ones gravitacionals, però el que és veritablement emocionant és el que ve després, obrim una nova finestra a l’Univers", va afegir.

“Es un descobriment històric, que obre una nova era en la comprensió del cosmos

El primer senyal es va captar el 14 de setembre en els dos detectors idèntics d'aquest experiment, situats un a 3.000 quilòmetres de l'altre. El senyal venia d'una fusió que es va produir fa 1.300 milions d'anys i va consistir en el violenta xoc de dos forats negres la massa dels quals és entre 29 i 36 vegades més gran que la del Sol. Els dos forats es van fondre en un alliberant una energia equivalent a tres masses solars, que va sortir despresa en forma d'ones gravitacionals en una fracció de segon. I tot aquest procés de massa transformant-se en energia en fraccions de segon el descriu a la perfecció l'equació més famosa del món E=mc² [l’energia és igual a la massa per la velocitat de la llum al quadrat].

La troballa obre un nou camí en astronomia, que fins ara s'havia centrat en la llum en totes les seves variants conegudes, però aquestes ones són comparables al so i permeten estudiar objectes que eren totalment invisibles fins ara, especialment els forats negres.

Les nostres orelles comencen a escoltar “la simfonia de l'univers”, en paraules d’Alicia Sintes, física de la Universitat de les Illes Balears (UIB) i líder de l'únic grup espanyol que ha participat en la troballa. “És un descobriment històric, que obre una nova era en la comprensió del cosmos”, ha destacat.

El seu equip ha realitzat simulacions amb superordinadors que reprodueixen, segons la llei de la relativitat, tots els fenòmens que podrien produir aquestes ones: parelles d'estels de neutrons, supernoves, forats negres... Aquestes simulacions s'han comparat amb la freqüència del senyal real que capta el LIGO i així se sap què ha passat exactament, quina és la font de les ones, la distància a la qual es troba, etc.

“És semblant a aquelles aplicacions que escolten una cançó en un bar i et diuen l'artista i el nom del tema encara que hi hagi molt de soroll al voltant”, explica Sascha Husa, investigador de la UIB i desenvolupador de les simulacions. “A part del Big Bang, les fusions de forats negres són els successos més lluminosos de l'univers”, assegura.

Confirmar Einstein no és el més important. Aquesta troballa obre ara la possibilitat d'utilitzar aquestes ones per estudiar l'univers d'una manera totalment nova. Les ones gravitacionals permetran estudiar “com es formen els forats negres, quants n’hi ha i també conèixer amb més detall el cicle vital dels estels i de l'univers”, ressalta Husa. Més encara, aquest tipus de senyals mostraran si aquests violentíssims successos es produeixen tal com prediu la teoria de la relativitat d’Eisntein o si n’hem de buscar una altra de nova per entendre'ls.

Els objectes que produeixen ones gravitacionals se situen a milions d'anys llum, tan lluny de la Terra que quan arriben al nostre planeta són ínfimes ondulacions de l'espai i el temps. Per captar-les ha estat necessari construir el LIGO avançat, liderat pels instituts tecnològics de Califòrnia i Massachusetts Caltech i MIT, en el qual participa una col·laboració d'uns 1.000 científics de 15 països.

El LIGO és l'instrument òptic de precisió més gran del món, amb dos detectors separats per 3.000 quilòmetres, un a Louisiana i l'altre a l’Estat de Washington, al nord-oest dels EUA. Tots dos estan formats per dos feixos de llum làser de quatre quilòmetres la longitud exacta de quatre quilòmetres dels quals seria modificada al pas per una ona gravitacional. L'instrument és capaç de detectar una variació equivalent a la deumil·lèssima part del diàmetre d'un nucli atòmic, la mesura més precisa feta mai per un instrument científic, segons els seus responsables. La construcció d'aquest experiment la van proposar per primera vegada el 1980 Kip Thorne i Ronald Drever, de Caltech, i Rainer Weiss, professor de física al MIT. És molt probable que aquest descobriment els suposi un premi Nobel pròximament.

A partir d'ara caldrà confirmar aquesta primera detecció de LIGO i captar senyals d'esdeveniments diferents. En això treballen molts equips científics al voltant del món. A part de LIGO, aquest any començarà a funcionar una versió millorada d'un altre gran observatori d'ones gravitatòries a Europa: VIRGO. A més, s'acaba de llançar LISA Pathfinder, una missió de demostració per a un futur observatori espacial d'aquest tipus de fenòmens.