Dos investigadores plantean que las ondas gravitacionales podrían desvelarnos los secretos del universo. O, por no sonar tan grandilocuente, por lo menos ayudar a entender aquellos aspectos que se escapan de la comprensión que tenemos del cosmos. Es una idea muy simple e interesante…

Los secretos ocultos en las ondas gravitacionales

Nuestra comprensión del universo no es ni mucho menos perfecta. La teoría que mejor explica el cosmos no termina de encajar perfectamente. Por ello, se ha explicado que la gravedad podría ocultar las piezas necesarias para completar el rompecabezas. Dos investigadores apuntan, ahora, a que el estudio de las ondas gravitacionales, si el recorrido que han hecho, hasta llegar a nosotros, es el apropiado, podría darnos esas claves. ¿De qué aspectos estamos hablando? De cosas como la energía oscura, responsable de la aceleración de la expansión del universo.

Los secretos de las ondas gravitacionales
Simulación de la colisión de dos agujeros negros y la emisión de ondas gravitacionales. Crédito: N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration

A fin de cuentas, hay que recordar que es algo que forma parte del Modelo Cosmológico Estándar pero que nadie sabe exactamente qué es. Su efecto está bien entendido: es responsable de la aceleración de la expansión del cosmos, pero ahí termina todo lo que se sabe sobre ella. Por eso, el nuevo estudio resulta muy interesante. Plantea una forma de intentar detectar cosas que no serían detectables de ninguna otra manera. Algo que sucedería cuando las ondas gravitacionales atraviesan agujeros negros supermasivos o galaxias grandes.

Como explican los investigadores, se han propuesto muchas hipótesis diferentes para intentar explicar qué podría ser la energía oscura, así como otros aspectos del universo. Generalmente, en esos marcos, se plantea que la gravedad a gran escala no funciona exactamente de la misma manera que en el resto de ámbitos. Si realmente hubiese algún tipo de modificación, en el comportamiento de la gravedad a gran escala, los investigadores creen que las ondas gravitacionales serían capaces de mostrarlo, como si nos contasen los secretos del universo.

Las ondas gravitacionales son muy interesantes… pero detectar esas anomalías parece muy complejo

Desde su detección en 2015, las ondas gravitacionales han sido objeto de actualidad en diferentes ocasiones. Cuando dos objetos, lo suficientemente masivos, chocan entre sí, el propio tejido del universo se sacude. Son ondas que viajan por el espacio, llevando consigo la marca de aquello que las generase, como podría ser el choque de dos agujeros negros o dos estrellas de neutrones. Así que, en su estudio, los investigadores José María Ezquiaga y Miguel Zumalacárregui plantean que, en algunos casos, podría haber más información oculta.

Por un lado, estará la señal de lo que las originase. Por otro, si las ondas atraviesan un agujero negro supermasivo, o un cúmulo de galaxias, en su viaje hacia la Tierra, el aspecto de la onda cambiará. Si hubiese una diferencia en la gravedad, en comparación a cómo se describe en la teoría de la relatividad de Einstein, esa pista debería quedar registrada en las ondas gravitacionales. Un ejemplo es la existencia de una partícula adicional. Tendría, entre otras particularidades, la capacidad de generar un medio alrededor de objetos grandes.

Si una onda gravitacional choca con ella, debería generar ondas en ese medio, arrastrando consigo una pequeña firma de ese entorno. Si están en lo correcto, lo que están planteando es que las ondas gravitacionales podrían permitir poner a prueba esos escenarios que se preguntan si es posible que, en escalas lo suficientemente grande, la gravedad no se comporte exactamente como se describe en la relatividad de Einstein. Lo mejor de todo es que, por si no fuese suficiente, es posible que en no mucho tiempo se pueda intentar llevar a la práctica.

Las ondas gravitacionales captadas por LIGO seguirán desvelando secretos del cosmos

A partir de 2022, los observatorios LIGO, detectores de ondas gravitacionales, volverán a observar el cosmos. Lo harán con detectores aún más sensibles que los que ya tienen incorporados. Los investigadores explican que, en la última ocasión, se observaba una onda gravitacional aproximadamente cada seis días. En todo el universo, calculan que podría producirse una onda gravitacional cada cinco minutos. Por lo que, en la siguiente observación de LIGO, es posible que se produzcan centenares de detecciones en solo un año.

Imagen aérea del observatorio de LIGO en Livingston, Luisiana. Crédito: Caltech/MIT/LIGO Lab

Con una cantidad de información muchísimo mayor a nuestro alcance, no es descabellado suponer que, como dicen los investigadores, alguna de esas ondas gravitacionales podría haber atravesado un objeto muy masivo, llevando consigo la información de ese fenómeno. Algo que, a su vez, podrá ser analizado para intentar comprender mejor las particularidades del universo. Así, es posible que se pueda entender mejor esa parte del cosmos que, se cree, solo interactúa con la gravedad. Por ahora solo es una hipótesis…

Pero si están en lo correcto, tampoco debería resultar sorprendente. Cuando se detectaron ondas gravitacionales por primera vez, ya se dijo que era una nueva herramienta para estudiar el universo. Era como si, de repente, hubiésemos ganado un nuevo sentido para estudiar el cosmos. Un sentido que nos permite ir más allá del espectro electromagnético y observarlo en el mundo de la gravedad. Quién sabe, con el tiempo, es posible que sea así como se descubra, por ejemplo, por qué la aceleración de la expansión del universo no parece ser la misma en la actualidad que en el pasado…

Estudio

El estudio es José María Ezquiaga y Miguel Zumalacárregui; «Gravitational wave lensing beyond general relativity: Birefringence, echoes, and shadows». Publicado en la revista Physical Review D el 21 de diciembre de 2020. Puede consultarse en este enlace.

Referencias: Phys