EXPERIMENTS FÍSICS

Esperant l'ona gravitatòria d'Einstein

Els Estats Units posen en marxa dos detectors per captar les elusives ones gravitatòries

Einstein va formular la seva existència ara fa un segle, però mai han sigut observades

Esperant l'ona gravitatòria d'Einstein
Es llegeix en minuts

L’any 2016 podria donar una alegria pòstuma a Einstein –i, de passada, a tots els científics i persones del carrer interessades en el funcionament bàsic de l’Univers– si s’aconsegueix detectar per primera vegada les misterioses ones gravitatòries. Es tracta d’uns fenòmens rars i elusius, deformacions de l’espai-temps, que teòricament els produeixen fenòmens astronòmics de gran violència, com ara col·lisions de forats negres i estrelles de neutrons. Einstein va predir la seva existència en la base de la seva teoria de la relativitat, formulada ara fa 100 anys. 

Tant  'Nature' com 'Science', les dues principals revistes científiques, coincideixen a destacar aquesta troballa en les seves prediccions sobre els sectors científics que prometen donar sorpreses l’any que ve. Les esperances se centren en dos experiments.

El primer, Advanced LIGO, va ser estrenat als EUA el setembre passat. L’experiment consta de dos enormes detectors emplaçats a Washington i Louisiana, amb una separació entre ells de 3.000 quilòmetres. Cadascun és un interferòmetre: un sistema de túnels de diversos quilòmetres en forma de L pels quals discorren raigs làsers que reboten en miralls i interfereixen al creuar-se. Si en aquell moment passés una ona gravitatòria, s’hauria de detectar una pertorbació en la interferència per la deformació de l’espai-temps entre els miralls.

El segon experiment, l’europea VIRGO, es troba a Itàlia i consta d’un sol gran interferòmetre. Es posarà en marxa en forma actualitzada l’any que ve.

UNA DEFORMACIÓ

«En la teoria d’Einstein, la gravetat no és una força, sinó una deformació de l’espai-temps. Per exemple, el motiu pel qual la Terra orbita al voltant del Sol és que l’astre, amb la seva massa, deforma la geometria de l’espai-temps i el planeta segueix una òrbita en aquesta geometria», explica Carlos Sopuerta, investigador de l’Institut de Ciències de l’Espai (IEEC-CSIC).

 

«Aquesta és una deformació permanent. Però dos forats negres o estrelles de neutrons que orbiten o col·lapsen produeixen una deformació que es propaga com una ona, com quan llances una pedra a l’aigua», afegeix Sopuerta. «És l’última predicció d’Einstein que queda per comprovar. Qui la constati s’emportarà un Nobel segur», afirma Enrique García Berro, catedràtic de Física de la UPC.

A més, «les ones gravitatòries són l’única finestra observacional que falta descobrir en astrofísica. Gràcies a elles es podrien mesurar coses que ni tan sols imaginem», diu García Berro. «Transporten informació de grans cataclismes còsmics, com ara forats negres o estrelles de neutrons», explica Sopuerta. Si són tan difícils de detectar és perquè no interaccionen gairebé amb res, cosa que dificulta mesurar el seu pas. Això, no obstant, també és el seu gran avantatge ja que es poden propagar per l’Univers i transmetre informació no pertorbada.

«Hi ha bastantes possibilitats que es detectin aviat perquè Advanced LIGO té una sensibilitat molt més gran que la versió anterior de l’experiment», explica Sopuerta. Si passés una ona, els seus dos detectors dels EUA i la italiana VIRGO la detectarien successivament, i així obtindrien una confirmació fiable del succés. A més, el Japó està fabricant a la mina de Kamioka un detector encara més potent, KAGRA, que entrarà en acció més endavant. Cada detector està orientat de forma diferent per optimitzar la captura d’ones que provinguin de direccions diferents.

ESPERANÇA CONTINGUDA

Esperar l’esdeveniment per al 2016 és «raonable, però les dificultats tècniques són importants», adverteix García Berro. «Els algoritmes per segregar el senyal de les ones gravitatòries, per una banda, i el soroll sísmic i d’una altra naturalesa, per l’altra, encara s’han de perfilar. Possiblement, les ones estiguin emmascarades en els senyals que detectem», observa el professor de la UPC.

Notícies relacionades

 Per aquest motiu, els científics han disposat també un altre tipus de detectors anomenats pulsar 'timing arrays'. Es tracta de radiotelescopis que mesuren la llum dels púlsars, objectes celestes que orbiten i alhora emeten un senyal, com si fossin fars. El senyal està constituït per milers de polsos per segon. Per això, els púlsars es poden usar com a rellotges d’altíssima precisió. Al mesurar com canvien aquests senyals, es podria comprovar si l’espai-temps entre la Terra i un conjunt de púlsars s’ha deformat. «No obstant, aquest sistema funciona sols amb ones gravitatòries molt lentes, que duren anys. Es necessita almenys una dècada perquè aquest sistema pugui assegurar la detecció d’una ona», observa Sopuerta.

L'opció dels detectors espacials