Qué nos enseñan las ondas gravitacionales sobre los agujeros negros

El 4 de enero, un sistema muy sensible en la Tierra detectó una perturbación de ondas a través del espacio y el tiempo. Los científicos rastrearon esa ondulación a 3.000 millones de años luz de distancia de dos agujeros negros antiguos. Era la tercera vez que ocurría algo así.

El primer descubrimiento de la onda gravitacional se anunció en febrero de 2016 y el segundo unos meses más tarde. Los agujeros negros identificados en enero eran ligeramente más pequeños que los de la primera detección, y estaban mucho más lejos, según David Shoemaker, científico investigador del Instituto Tecnológico de Massachusetts y portavoz del Observatorio de Ondas Gravitacionales del Láser Interferómetro (LIGO). También se informó en la revista Physical Review Letters de los detalles del nuevo sistema binario de agujeros negros que generó esa ola.

"Las ondas gravitacionales son distorsiones en la medida del espacio en el que vivimos", explicó Michael Landry, físico de LIGO en el Instituto de Tecnología de California. Utilizó una metáfora del lienzo de una pintura para describir el espacio distorsionado. Si agarras la parte superior e inferior del lienzo y la mueves, la imagen se deforma: un lado se expande y en otro se contrae.

Dos detectores situados en Washington y Louisiana monitorean esas distorsiones. Cuando una onda gravitacional pasa por allá, el brazo de uno de uno de los sistemas se encoge o se expande. El Instituto de Tecnología de Massachussets y de California lideran el proyecto, que cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (NFS por sus siglas en inglés) y agencias científicas de otros países.

"Esto es exactamente lo que esperábamos de la inversión de NSF en LIGO: ir más allá del tiempo y del espacio como antes no podíamos hacer", señaló la directora de la NSF, France Córdova, en un comunicado.

La última señal no pudo activar la alarma: los científicos de LIGO acababan de reiniciar el detector después de un corto descanso de invierno y todavía no habían calibrado adecuadamente la configuración en Washington. Un investigador alemán que por casualidad estaba investigando los datos de LIGO descubrió la ola (el equipo de seguridad señaló que la ola habría sido igualmente capturada ya que hay una copia de seguridad sin conexión que se revisa después).

Los científicos llamaron ese episodio como GW170104. La ola se notó en Washington unos 3 milisegundos antes que en Louisiana. Con esos datos, el equipo de científicos calculó la probabilidad de que ocurriera una situación similar y descubrió que podría pasar una vez cada 70.000 años.

La nueva detección también ofreció nuevas pistas sobre la forma en que los agujeros negros giran respecto a sus órbitas. La astrofísica Laura Cadonati ha comparado esos agujeros con un tornado que baila alrededor de otro. Los agujeros negros pueden girar en sentido contrario a las agujas del reloj y en el sentido de las agujas, al igual que los tornados, pero también pueden inclinarse en ángulos en que los tornados nunca podrían lograr.

"Abrimos una nueva ventana al universo", explicó Cadonati. "Antes de nuestros descubrimientos ni siquiera sabíamos con certeza que estos agujeros negros existían", relató.

Es posible que uno de ellos tuviera un giro un tanto fuera de línea. Es decir, que no giraba en la misma dirección que su órbita espiral en general. "Tenemos un indicio de que al menos uno de los dos giros no está alineado con el momento angular orbital", apuntó B. S. Sathyaprakash, un cosmólogo de la Universidad Estatal de Pensilvania durante una conferencia de prensa.

Hay dos maneras distintas en las que se forman los sistemas binarios de agujeros negros: con un par de estrellas aisladas (como el doble atardecer de Tatooine en Star Wars) o con dos agujeros negros que se mueven de forma independiente en un denso conglomerado estelar.