Francis en Mundo Digital TV: Las ondas gravitacionales

Por Francisco R. Villatoro, el 26 febrero, 2016. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Recomendación • Relatividad • Science ✎ 21

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Las ondas gravitacionales observadas por LIGO fue el motivo de mi última colaboración con el programa Mundo Digital TV. Espero que te guste el vídeo, en el que me entrevistan Javier Atencia y Víctor Muñoz. El vídeo incluye algunas figuras sobre ondas gravitacionales y LIGO que decoran mi explicación. ¡Qué lo disfrutes!

[youtube=https://www.youtube.com/watch?v=oYVssBWQZ5A]



21 Comentarios

  1. Hace unas semanas publicaste sobre fusión nuclear, ¿qué opinas de esto?

    http://www.microsiervos.com/archivo/ciencia/mas-cerca-fusion-nuclear.html

    https://www.youtube.com/watch?v=RLI6QW2x4Lg

    Hay quien dice que la subida de tipos de interés en EEUU y la salida del sector petrolero de los Rockefeller y resto de dueños históricos del sector (y el desplome del precio debido a que todo el mundo se ha vuelto loco por vender petróleo al mayor ritmo posible al precio que sea) tiene que ver con avances en lo que a fusión nuclear se refiere.

    Lo que me lleva a otra pregunta, ¿son los avances científicos publicados una foto con retardo del verdadero estado de la técnica? La verdad es que me parece poco creíble que un gran avance o un descubrimiento que pueda afectar a la economía no esté controlado por los grandes poderes económicos y que retrasen su publicación hasta que se han posicionado para el nuevo escenario, sobre todo hoy en día donde es cada vez más difícil que alguien con sus propios medios o un equipo pequeño haga un avance relevante.

    1. Notengoniidea, el trabajo del MIT citado en Microsiervos nos recuerda que hay muchas cosas sobre el plasma a gran temperatura que aún no conocemos en detalle, pero para la energía de fusión comercial se trata de un pequeñísimo avance con muy poca repercusión práctica. Comprender la turbulencia de un fluido no es necesario para diseñar aviones o sistemas de tuberías; igualmente, comprender la turbulencia del plasma ayudará poco a diseñar reactores de fusión.

      Por otro lado, los avances teóricos en fusión (como el resultado del MIT) son solo eso, avances teóricos. Se requiere un reactor experimental (como ITER) para que haya avances experimentales con futuras consecuencias prácticas en el diseño de reactores comerciales.

      Saludos
      Francis

  2. Si las ondas gravitacionales se desplazan a la velocidad de la luz y el universo se está expandiendo al mismo tiempo ¿No deberian
    dichas ondas superar tal limite de velocidad?

    Pese a que la constante cosmológica sea muy pequeña ¿Como se puede explicar esto?

    Saludos y gracias por la respuesta.

    1. Maat, tanto la luz como las ondas gravitacionales se propagan a la misma velocidad, que de forma “efectiva” es mayor que la velocidad de la luz en el vacío debido a la expansión cósmica (por eso el radio del universo observable es mucho mayor de 13.800 millones de años luz). Pero en este caso, la fuente está a z=0,1, la diferencia es muy pequeña.

    2. Las cifras son las siguientes, para z=0.087 que es el valor más probable que se deduce de los datos ofrecidos por LIGO para el evento GW150914:
      -Distancia a la que se encontraban de nosotros la pareja de agujero negros en el instante de la fusión: 1132 millones de años luz.
      -Tiempo que han tardado las ondas gravitacionales en llegar a nosotros: 1180 millones de años.
      -Distancia a la que se encuentra ahora de nosotros el agujeros negro resultante de la fusión: 1230 millones de años luz.
      Saludos.

  3. No entiendo que quieres decir con «de forma efectiva». ¿Significa eso que, en algo mas vacio que el vacio la velocidad de la luz es superada? ¿Esto ha sido demostrado? ¿Donde está ese lugar?

    1. Maat, el concepto de velocidad solo es aplicable al movimiento de objetos en el espaciotiempo; aplicar el concepto “velocidad” a la expansión del espaciotiempo no tiene sentido físico. Por tanto, la velocidad aparente de los objetos lejanos es mayor que la velocidad de la luz en el vacío, de todos los objetos si están suficientemente lejanos, pero su velocidad local (en la región del espaciotiempo donde se encuentran) siempre es menor o igual que la velocidad de la luz en el vacío. Por eso digo de “forma efectiva”, aunque tienes razón que debería haber dicho de “forma aparente”.

  4. ¿Lo que me estas diciendo es que la velocidad de la luz como limite universal de velocidad y como unica referencia para medir las distancias Galácticas no está relacionada con la expansión del Universo.?

    1. No, Matt, no está relacionada en el sentido de que una lleve a la otra, si eso es lo que quieres decir. Ni tampoco que la expansión sea a la velocidad de la luz o velocidad alguna ( velocidad implica espacio recorrido en un tiempo, y la expansión es del propio espacio tiempo), pues no tiene sentido (se mide ingeniosamente viendo para cada unidad de espacio, la velocidad a la que se alejan las galaxias, pero eso es todo).

      La mejor forma de verlo es alejándote y observando el espacio tiempo en su totalidad. Que se esté expandiendo significa intuitivamente que el espacio tiempo es como un cucurucho que se abre hacia afuera y donde el eje de simetría es el eje temporal (la analogía no es muy buena por que el cucurucho está cerrado y no debería). La estela espacio temporal que deja un rayo de luz en la superficie del cucurucho sería una linea que formaría 45 grados en la superficie siguiendo el eje de simetría y rodeando el cucurucho, ahora bien, como se va abriendo el cucurucho lo que ocurre es que, localmente, para las áreas cercanas a un trozo de la linea de luz, todos lo ven a 45 grados (velocidad de la luz) pero más allá de cada área local el haz parece curvarse más, por lo que parece que lleve más velocidad que la de la luz.

      Ahora estoy cansado para buscar el enlace y me voy al catre, pero juraría que en la wikipedia sobre metric expansion hay un dibujo similar a lo que te digo.

  5. El presentador dice que el sonido no es muy bonito. Pues a mi me parece precioso y me encaja mentalmente con tu explicación del agujero negro vibrando buscando la esfericidad, con esas velocidades increíbles en la pugna de las inercias disipadas por la gravedad. Es algo increible y maravilloso y las matemáticas y fisica involucradas son poesía. Para mí es uno de los mayores logros de la ciencia.

  6. ¡Muy buena la explicación Francis! Y qué bien que tratáis todas las dudas que han ido saliendo y elementos relacionados.

    Nota: A mí me ha surgido una duda; yo entiendo que finalmente hemos podido escuchar el resultado de estas ondas por que tenían la señal digitalizada para jugar con ella y verla en pantalla o escucharla; me pregunto si el detector último de esta interferencia de los dos haces ya hacía el trabajo sucio de traducirlo directamente a ceros y unos, o si esta interferencia queda plasmada en algún componente más tradicional y después se digitaliza.

  7. Enhorabuena Francis creo que es imposible explicarlo más claro en tan poco tiempo. Se por experiencia propia que la labor de divulgación exige mucho tiempo y a veces es muy ingrata ya que a menudo, no solo nadie agradece tu labor sino que tienes que soportar a todo tipo de trolls decir toda clase de estupideces que pueden llegar incluso al ataque personal. Desde aquí me gustaría dar las gracias a Francis por su excelentísima labor de divulgación. Creo sinceramente que es uno de los mejores divulgadores que existen en lengua castellana y sin lugar a dudas, este blog es una referencia en el campo a nivel mundial.
    El evento que se hizo público el pasado 11 de Febrero es un logro increíble y pone de manifiesto el inmenso poder del intelecto humano. Hace unos pocos miles de años apenas eramos capaces de pintar unas figuras en una piedra y ahora somos capaces de detectar, procesar e interpretar señales de una magnitud equivalente al desplazamiento del tamaño de un átomo en la distancia que hay entre la Tierra y el Sol. Hace 100 años un ser humano cambió para siempre nuestra concepción del espacio y el tiempo y este mes hemos detectado directamente la última de sus predicciones que quedaba por comprobar. Mientras que algunos trabajan para destruir lo que hemos logrado durante años con muchísimo esfuerzo otros trabajan para comprender las leyes más profundas del Universo. La ciencia, sobre todo la Física fundamental y las Matemáticas, aunque evidentemente son actividades humanas, están por encima de cualquier prejuicio o cualquier subjetividad humana. El Universo es como es, nosotros somos capaces de captar sus leyes fundamentales a través de la Física y las Matemáticas y evidentemente estas leyes son totalmente independientes de cualquier interpretación o convencionalismo humano. El hecho de que estas leyes estén “impresas” en forma matemática y nuestra mente sea capaz de captar este “lenguaje” es el hecho que explica que unos “monos listos” sean capaces de lograr proezas como la que vimos el pasado día 11. Además quedan muchas más proezas por venir: aparte de que hemos abierto una nueva ventana para explorar el Universo existen cientos de experimentos en curso, miles de Físicos teóricos y experimentales trabajando y existen indicios de que la nueva revolución Física que está por venir cambiará para siempre nuestra concepción del espacio-tiempo de una forma más radical de la que consiguió Einstein.

  8. Estimado Francis:

    has hecho un verdadero esfuerzo de divulgación pero muy didáctico. Mis felicitaciones.
    P.D. Hace un tiempo te solicité una bibliografía y entiendo que no lo leíste en su momento. Cuando puedas me gustaría conocer tus sugerencias. Como tienes mi email, podemos contactar por allí. Gracias
    Un Abrazo.

  9. Gracias por la explicación y los datos adicionales a lo que se suele encontrar en la red. En el vídeo se comenta que LIGO ha logrado medir cambios en la distancia que van más allá de la incertidumbre de Heisenberg. ¿Podrías suministrar algo más de información al respecto? Yo creía que dicha incertidumbre es un absoluto imposible de franquear. Gracias!

  10. En twitter vi un comentario donde decía que una masa acelerada no produce ondas gravitacionales (yo pensaba que así era pero serían tan debiles que son despreciables), que no es radiación dipolar pero si cuadripolar , y quebrantaría la conservación del momento.

    ¿Podría explicarlo en algún parte o indicarme donde está explicado?
    ¿Que masas producen ondas gravitacionales? ¿Cual es el límite?

    Me encanta su blog y le doy las gracias por su labor divulgativa

    Gracias

    1. Bruno, en gravitación los efectos físicos observables sólo pueden ser anulados localmente (aceleración = gravedad), pero no globalmente. Si una masa acelerada (puntual o con simetría esférica) produjera ondas gravitacionales, entonces no las podríamos anular si nos colocamos encima de dicha masa (para dicho observador estará en reposo y no debería emitir ondas gravitacionales). Si puedes anular la fuente, entonces no hay ondas gravitacionales. En un sistema con dos masas en rotación mutua no puedes anular la fuente, puedes “parar” una de ellas, pero no las dos de forma simultánea. Luego una sistema binario produce ondas gravitacionales (muy débiles, casi despreciables, salvo que las masas sean grandes, los objetos muy compactos y roten a una velocidad cercana a la velocidad de la luz).

      Todos los libros y artículos sobre ondas gravitacionales te lo cuentan. Busca en arxiv o en Google Scholar. Por supuesto, un cuerpo acelerado que se deforme de forma asimétrica (sin simetría esférica) por estar acelerado (con una deformación que no se pueda anular colocando un observador con un sistema de referencia en su posición), debe emitir ondas gravitacionales.

  11. Estimado Francis: arriba me parece entender que dices que una masa puntual, cuando es acelerada, no emite ondas gravitacionales. Entiendo que eso sí posee cuadrupolo, por lo que debería emitir ondas. Podrías aclararme un poco eso? Saludos y gracias!

    1. Peter, una masa con simetría esférica no emite ondas gravitacionales (lo prohíbe el principio de equivalencia), esté o no esté en movimiento arbitrario (acelerado o no). Una masa sin simetría esférica (una distribución de masas asférica) puede emitir ondas gravitacionales al ser acelerada (solo las emite su “masa asférica equivalente”, la “masa esférica equivalente” no las emite). Puedes consultar cualquier libro de texto sobre ondas gravitacionales (hay muchos).

      Si no tienes acceso a ningún libro, puedes consultar un artículo de revisión, como B.S. Sathyaprakash, B.F. Schutz, “Physics, Astrophysics and Cosmology with Gravitational Waves,” Living Rev. Relativity 12 (2009), doi: 10.12942/lrr-2009-2, arXiv:0903.0338 [gr-qc]. Quizás tu duda viene por la afirmación (errónea) que se realiza (a la ligera) en el segundo párrafo de la página 9, pero esta afirmación contradice lo que los autores escriben en las páginas 11 y 12. Lo importante es que la fuente de ondas gravitacionales debe tener momento cuadripolar en masa/energía, mientras que una fuente de ondas electromagnéticas basta que tenga momento dipolar en carga (o sea, basta una carga esférica acelerada).

      La “aceleración absoluta” de una masa (o distribución de masas) no genera ondas gravitacionales, aunque la “aceleración relativa” entre masas (o distribuciones de masas) sí que genera ondas gravitacionales. No sé cómo explicarlo mejor. Sólo hay que tener en mente el principio de equivalencia para entenderlo. Aún así, te recomiendo consultar cualquier libro, viene en todos los libros.

      Quizás tu duda viene de que algunos divulgadores no lo tienen claro. Yo ya estoy cansado de dar collejas, así que acepto que “mentir en divulgación es aceptable” y no me sulfuro.

      1. Muchas gracias por tus comentarios Francis! Efectivamente es como dices. Y sobre lo segundo que mencionas, también es cierto… Hay una gran problemática en la divulgación. Abrazo!

  12. Fantástica y muy didáctica explicación Francis, te felicito por la claridad, eres capaz de encontrar la palabra adecuada en cada momento, la palabra adecuada y no el giro gongoriano es la diferencia entre entender todo y no entender nada.

    Y ahora la parte crítica,
    es casi mas duda filosofica que cientifica.
    ¿No será que hemos encontrado justo este resultado (y no otro) porque era el que queríamos encontrar? quiero decir, el experimento parece diseñado tan tan a medida del resultado que buscaba que parece que el resultado no pudiese ser otro contradictorio con lo a priori esperado.
    ¿y si hubiese dado algo totalmente distinto a lo previamente almacenado en bases de datos?
    ¿no nos hubiesemos enterado?
    ¿nos hubiesemos enterado si el resultado fuese contrario a la teoría de Einstein?
    Es decir
    Este experimento fue diseñado para demostrar que las ondas gravitacionales existen.
    ¿sería posible diseñar un experimento para tratar de demostrar que las ondas gravitacionales NO existen?
    ¿no sería la mejor forma de contrastar que no nos estamos autoengañando “viendo” lo que queremos ver y no lo que realmente es?

    Apasionante tema.

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