¿Con qué rapidez se propaga la gravedad?, ¿en qué se parecen la gravedad y la luz? Aunque todos estamos familiarizados con oscilaciones mecánicas y electromagnéticas, rara vez discutimos sobre los orígenes de los campos gravitacionales y sus propiedades fundamentales. 

La llamada ley de gravitación universal de Newton es insuficiente para responder a las preguntas arriba planteadas. La fórmula matemática que se menciona en los cursos básicos de física considera las masas de los objetos y su distancia de separación, pero no hace referencia al tiempo que tarda en propagarse una señal gravitacional a través del espacio.

Albert Einstein hizo notar que la idea de Newton de una 'gravedad instantánea' era artificial y dedicó cerca de una década de su vida a extender su teoría especial de la relatividad al ámbito de los campos gravitacionales. 

Como resultado de sus trabajos de investigación, Einstein logró establecer la teoría general de la relatividad, en la cual la gravedad es descrita como una consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo, causada por objetos masivos. Esta teoría predice la existencia de agujeros negros, la desviación de la luz cerca de las estrellas y el fenómeno de compresión, y estiramiento del espacio-tiempo correspondiente a la propagación de señales por medio de ondas.

Casi 100 años después de los trabajos originales de Einstein, y con base en un titánico esfuerzo experimental, se realizó la primera detección directa de las ondas gravitacionales predichas por la teoría general de la relatividad. El Premio Nobel de Física 2017 ha sido concedido de manera conjunta a Rainer Weiss, Barry Barrish y Kip Thorne, por sus importantes contribuciones a la detección de este tipo de ondas.  

Weiss y Barrish son líderes del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO, por sus siglas en inglés), institución responsable del descubrimiento. Por su parte, Thorne es uno de los científicos fundadores de LIGO y un extraordinario difusor de la física relativista.

En términos generales, la observación que dio lugar al reconocimiento correspondió al registro de un minúsculo temblor provocado por la radiación gravitacional generada por la colisión de dos agujeros negros situados a una enorme distancia de nuestro planeta. La alta tecnología de LIGO permitió identificar la firma particular de este tipo de microtemblores, diferenciándola de otras posibles fuentes terrestres o astrofísicas.

La relevancia de este descubrimiento ha sido anticipada por Thorne en la literatura científica formal y en ámbitos futuristas como los planteados en las películas 'Contacto' (Robert Zemicks, 1997) e 'Interestelar' (Christopher Nolan, 2014). Dado que las ondas gravitacionales poseen características semejantes a las ondas electromagnéticas, éstas pueden ser absorbidas, dispersadas, enfocadas y procesadas. Estas semejanzas sugieren la posibilidad de que las ondas gravitacionales sean una consecuencia de la existencia de 'gravitones' o 'cuantos de gravedad'.¹

En los filmes arriba citados, Thorne participó como asesor científico, recreando situaciones físicamente posibles para aprovechar las contracciones y estiramientos del espacio-tiempo, y con ello viajar a estrellas lejanas en tiempos muy cortos.  La detección directa de ondas gravitacionales constituye un paso más en el largo camino hacia el desarrollo de tecnologías como las propuestas por Thorne en el cine y literatura contemporáneos.² 

A pesar de que el desarrollo de aplicaciones prácticas de las ondas gravitacionales puede tomar décadas, el conocimiento generado por el hallazgo es valioso y tan relevante como en su momento lo fue la comprensión de las ondas electromagnéticas.

Referencias:

¹ K.S. Thorne, “Gravitational radiation”, in 300 years of gravitation (Edited by Stephen Hawking and Werner Israel), Cambridge University Press (1987).

² K.S. Thorne, “The Science of Interstellar “, W. W. Norton & Company (2014)

prl/ICM