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Premio Nobel de Física por la detección de las ondas gravitacionales

El Premio Nobel de Física 2017 ha sido otorgado para los físicos: Raider Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne, por la primera observación experimental directa de las ondas gravitacionales. Fue el 14 de septiembre de 2015 cuando se observaron estas ondas tan especiales, de las cuales Albert Einstein ya había predicho su existencia 100 años antes. Los tres investigadores fueron los artífices de la cooperación internacional que permitió la implementación de los instrumentos Ligo y Virgo.

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Pero, ¿Qué son las Ondas gravitacionales?

Las Ondas gravitacionales fueron predichas por el físico Albert Einstein en 1916, como consecuencia de su teoría de la relatividad general. Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio – tiempo producidas por un cuerpo masivo acelerado, son acontecimientos muy violentos en el universo distante, por ejemplo, por la colisión de dos agujeros negros o por explosiones de supernovas .

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Ondulaciones en el espacio-tiempo generadas por las estrellas de órbitas muy rápidas (estrellas de neutrones, enanas blancas o agujeros negros). ver animación

En la teoría de Einstein de la relatividad general,la gravedad es tratada como un fenómeno resultante de la curvatura del espacio-tiempo. Esta curvatura es causada por la presencia de masa. Generalmente, cuanto más masa esté contenida dentro de un volumen determinado del espacio, mayor es la curvatura del espacio-tiempo en el límite de este volumen.  Como objetos con masa se mueven en el espacio-tiempo, la curvatura cambia para reflejar las distintas ubicaciones de esos objetos. En ciertas ocasiones, los objetos muy acelerados generan cambios en esta curvatura, que se propagan hacia el exterior a la velocidad de la luz en una forma de onda. Estos fenómenos de propagación son conocidos como ondas gravitacionales.

Estas ondulaciones en el tejido espacio-temporal puede  llevar información acerca de sus violentos orígenes y sobre la naturaleza de la gravedad que no puede ser obtenida por otras herramientas astronómicas. La influencia de las emisiones de ondas gravitacionales en los sistemas de púlsar binario (dos estrellas de neutrones orbitando entre sí) se han medido con precisión y está en excelente acuerdo con las predicciones:

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En 1993, los científicos Russell Hulse y Joseph Taylor recibieron el Premio Nobel por este trabajo (realizado en los años 70 y 80).
Por fin un proyecto científico las pudo detectar en 2015, el proyecto LIGO (Estados Unidos), que ha sido reconocido con el Nobel de Física 2017.

Las ondas gravitatorias tienen propiedades muy importantes y únicas. Una de las más importantes es que las ondas gravitatorias pueden pasar a través de cualquier medio sin ser dispersada de manera significativa. Mientras que, por ejemplo, la luz de las estrellas distantes pueden ser bloqueados por el polvo interestelar las ondas gravitacionales pasarán sin impedimentos. Estas características permiten a estas ondas llevar información sobre fenómenos astronómicos nunca antes observadas por los seres humanos. Por lo tanto se nos abre un camino increíble en el estudio del Cosmos.

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Los gases de la Burbuja de Fermi

Esta ilustración muestra la luz de varios cuásares distantes atravesando la mitad norte de las burbujas de Fermi. Estas enormes burbujas son dos grandes estructuras de rayos gamma que se extienden a ambos lados del centro galáctico de la Vía Láctea, se cree que son debidas a una enorme expulsión de gases emitidos desde el agujero negro que tenemos en el centro de la galaxia. El telescopio espacial Hubble sondeó la luz de estos cuásares para obtener información sobre la velocidad del gas de la burbuja y si el gas se está moviendo hacia o lejos de la Tierra. En base a la velocidad del material, se ha estimado que las burbujas se formaron a partir de un evento muy energético  hace entre 6 y 9 millones de años.

burbuja vía lácteaEl diagrama de la parte inferior izquierda muestra la medición del gas que se mueve hacia y fuera de la Tierra, (azul acercamiento y rojo alejamiento) lo que indica que el material se desplaza a una velocidad alta hacia nosotros.

Hubble también observó la luz de los cuásares fuera de la burbuja del lado norte del centro galáctico, observando un tipo de gas que no comparte las mismas características que la burbujas de Fermi y que está estático dentro de la galaxia.

Para saber más:

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