Cómo medir las ondas en el espacio-tiempo

Alrededor de 1.800 millones Hace años, en una galaxia lejana, dos enormes agujeros negros chocaron en espiral y su fusión cataclísmica envió ondas a través de la estructura misma del universo. El 14 de agosto de 2017, esas ondas en el espacio-tiempo, llamadas ondas gravitacionales, invadieron la Tierra, donde fueron detectadas por una instalación recientemente mejorada en el campo italiano.

El interferómetro de Virgo es un observatorio de ondas gravitacionales, ubicado entre las ondulantes colinas de la Toscana. Tres días después, capturó otra onda, esta vez de la fusión de dos estrellas de neutrones. Con la ayuda de LIGO, un par de interferómetros similares en los Estados Unidos, los científicos pudieron identificar dónde ocurrió la fusión en el cielo y apuntar sus observatorios regulares en la dirección correcta para observar el evento a través del espectro electromagnético.

Fue el comienzo de una nueva era de astronomía de "múltiples mensajeros", en la que ahora es posible observar poderosos eventos cósmicos no solo a través de la luz que nos llega desde el espacio, sino también a través de otros "mensajeros", incluidas las ondas gravitacionales. “Habíamos pasado años haciendo presentaciones a colegas diciendo que abriríamos una nueva ventana al universo, pero nadie realmente lo creía”, dice Giovanni Losurdo, un físico que ha estado involucrado en Virgo desde 1992. parecía demasiado difícil, así que cuando esto sucedió, fue simplemente una recompensa fantástica”.

Las ondas gravitacionales comienzan como una oleada que se debilita a medida que se propaga, como las ondas decrecientes que produce una piedra arrojada a un estanque. Cuando llegan a la Tierra, sus señales son minúsculas, lo que significa que detectarlas es un desafío monumental. Para resolverlo, Virgo, LIGO (el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser) y el KAGRA (Detector de Ondas Gravitacionales Kamioka) de Japón emplean la misma técnica ingeniosa.

Uno de los bancos de detección suspendido en una cámara de vacío que alberga fotodetectores que miden la luz de salida de Virgo.

Fotografía: R. Bonnand/Virgo Collaboration/LAPP

Se dispara un rayo láser a un divisor de rayos, que envía dos rayos idénticos por dos túneles idénticos, dispuestos en ángulo recto entre sí en forma de L. Al final de cada túnel hay un espejo que envía el haz de vuelta al divisor, donde la luz se combina y los fotodetectores pueden medirla.