El estado actual de LIGO y la búsqueda directa de ondas gravitacionales

Por Francisco R. Villatoro, el 17 julio, 2014. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics ✎ 7

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El Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferometría Láser (LIGO, por Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ha costado más de quinientos millones de dólares en dos décadas y aún no ha observado ninguna señal. Sin embargo, su sensibilidad se está acercando al punto en el que la primera observación podría estar muy cercana. Nos lo cuenta Alexandra Witze, “Physics: Wave of the future,” Nature 511: 278–281, 17 Jul 2014.

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En teoría, la Tierra debe estar inundada de ondas gravitacionales (producidas por supernovas, pares de agujeros negros o de estrellas de neutrones girando al unísono, y otras fuentes). Hemos detectado estas ondas gravitacionales de forma indirecta (Premio Nobel de Física en 1993 para Hulse y Taylor). En 1992, la NSF (Fundación Nacional de Ciencias) de EE.UU. se comprometió a gastar 272 millones de dólares (unos 420 millones en dólares de 2008) en la construcción de LIGO. Dos detectores idénticos (Hanford, en el estado de Washington, y Livingston, en el de Louisiana) separados por miles de kilómetros.

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Los cálculos teóricos iniciales eran muy optimistas y apuntaban a que LIGO vería ondas gravitacionales tras iniciar su funcionamiento. Pero durante la primera fase del LIGO, de 2002 a 2010, Hanford y Livingston no observaron nada. Aún así, la NSF asignó otros 205 millones de dólares para Advanced LIGO en 2008.

La sensibilidad de los detectores ha crecido en un factor de diez, por lo que Advanced LIGO podrá ver fusiones de estrellas de neutrones situadas a menos de 200 megapársecs (unos 65 millones de años luz), multiplicando el volumen de espacio “observado” en un factor de 1000.

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Advaced LIGO empezará a tomar datos científicos a finales de 2015. La opinión más optimista es que observará una onda gravitacional en el invierno de 2016-2017. Un descubrimiento en 2016 sería un gran homenaje al 100 aniversario del trabajo de Einstein que introdujo las ondas gravitacionales. Más razonable es esperar la primera observación directa de una onda gravitacional en el invierno de 2017-2018. Advanced LIGO tiene financiación para operar hasta octubre de 2018 y casi seguro conseguirá otros cinco años más de financiación.

Hay otros detectores en curso, en proceso de mejora e incluso en proceso de desarrollo. Virgo (Italia) es similar a LIGO, pero con un interferómetro cuyos brazos tienen solo 3 km; también está en proceso de actualización. GEO600 (Hannover, Alemania), con brazos de 600 metros de longitud, está en funcionamiento, pero es mucho menos sensible.

En 2018 debería empezar a funcionar el detector japonés de ondas gravitacionales de Kamioka (Kagra), con brazos de 10 kilómetros enterrados en forma de triángulo. Además, el gobierno de la India planea financiar los 350 millones de dólares de LIGO India (proyecto aún no aprobado). El Telescopio Einstein europeo de la ESA también está retrasado y no tiene fecha firme. En el espacio, el lanzamiento de LISA de la ESA se ha retrasado hasta el año 2034.

Los físicos son optimistas. Si no se observan ondas gravitacionales de forma directa para finales de 2018, habrá que replantearse las teorías actuales sobre sus fuentes astrofísicas. Sin lugar a dudas, esta década será apasionante en este campo.



7 Comentarios

  1. Hola Francisco, muchas gracias por este artículo sobre LIGO y las ondas gravitacionales. Un comentario: El Telescopio Einstein (ET) es también un proyecto (Europeo) de detector terrestre y su desarrollo en principio está condicionado a que la segunda generación de detectores (Advanced LIGO, Advanced VIRGO, KAGRA), que pronto será operativa, logren detecciones.

  2. Estimado Francisco: Una corrección, donde dice 200 pársecs debería decir 200 megapársecs. También quizás es interesante notar que, ya que detectores como LIGO detectan la amplitud de las ondas, a diferencia de la luz, la señal se hace más débl con la distancia^(-1), no distancia^(-2).

    1. Leo, las ondas gravitacionales, como cualquier onda, propagan energía y se suele medir su potencia [en watios]. La amplitud de las “distorsiones” se mide por una magnitud adimensional en el Sistema Internacional, se compara el cociente entre dos distancias (“tensión” o strain) para una frecuencia dada (en hercios o Hz) y un ángulo sólido (en estero-radianes), luego sus unidades son strain²/Hz/sr.

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Por Francisco R. Villatoro, publicado el 17 julio, 2014
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