Recientemente se hizo un importante anuncio en relación con las ondas gravitacionales. No era ni muchísimo menos la primera vez que se medían estas perturbaciones del espacio-tiempo, resultantes de la colisión de agujeros negros. Pero sí la primera vez que se llevaba a cabo un gran número de mediciones que, entre otros factores, daban la razón a dos de los físicos más importantes de la historia. Aunque dichos resultados se publicaron este mes de septiembre, el hallazgo se hizo sobre unas ondas gravitacionales medidas en 2019. Fue una ocasión única para muchos científicos, incluido un equipo internacional dirigido por el español Juan Calderón Bustillo.
El equipo de Calderón Bustillo ideó en 2018 un método para extraer datos sobre la colisión de agujeros negros a través del análisis de algo conocido como patada cósmica o patada gravitacional. Lamentablemente, necesitaban una colisión con una serie de cualidades que no se habían detectado hasta entonces. Sin embargo, las ondas gravitacionales de 2019 les dieron por fin el material que necesitaban.
Demostraron que, efectivamente, su método funciona y puede enseñarnos datos muy interesantes y útiles sobre dos agujeros negros que colisionan.
Ondas gravitacionales como campanas o círculos en un estanque
Las ondas gravitacionales son perturbaciones en el espacio-tiempo que se producen tras la colisión de dos agujeros negros. El efecto es parecido al que se produce cuando lanzamos una piedra sobre un estanque. Cuando choca contra el agua se produce una colisión y, como resultado del impacto, una serie de ondas circulares.
El estudio de esas ondas puede darnos información sobre la piedra que las causó. Igualmente, cuando escuchamos una campana, podemos saber, aproximadamente, cuál es su tamaño. El sonido de la campana es el resultado de ondas que se transmiten por el aire. Una campaña pequeña provocará normalmente un sonido más agudo que una de mayores dimensiones.
Por todo esto, durante mucho tiempo los científicos han querido analizar las ondas gravitacionales para entender mejor los agujeros negros.
Detrás de la patada producida por dos agujeros negros
El primer paso tras la colisión de dos agujeros negros es una gran onda de choque conocida como patada gravitacional. Igual que una campana pequeña produce un tintineo más agudo, esta patada puede enseñarnos datos como la masa de los agujeros negros o, al menos, la diferencia entre ellos. Si el choque no es equilibrado, porque un agujero negro es mucho más grande que el otro, la patada experimentará cierto desvío, que podría ser analizado con las herramientas adecuadas. Eso justamente es lo que necesitaba este equipo de científicos. Tenían las herramientas, pero necesitaban ese desequilibrio. Por suerte, las ondas gravitacionales medidas en 2019 por los detectores de LIGO, VIrgo y Kagra, se lo ofrecieron.
El primero de los agujeros negros que colisionaron para dar lugar a la onda gravitacional tenía una masa equivalente a 29,7 veces la del Sol. En cambio, el otro tenía solo 8,4 masas solares. Era mucho más pequeño. Por otro lado, el peso ligero de la fusión significó una señal mucho más larga que las fusiones más masivas, por lo que se pudieron tomar muchos más datos.
Gracias a todas esas cualidades favorables de estas ondas gravitacionales, el equipo pudo determinar el ángulo y la velocidad a la que el agujero negro fusionado fue expulsado de su colisión.
Entender los agujeros negros nos ayuda a entender la evolución del universo y, como consecuencia, a predecir en parte cuál será su futuro. Por eso es tan útil analizarlos en todas las circunstancias posibles. Incluido cuando chocan con tal contundencia como para deformar el espacio-tiempo.