Hace 10 años, en septiembre de 2015, el Observatorio LIGO detectó por primera vez el paso de una onda gravitacional. Fue un hito revolucionario, comparable a cuando Galileo alzó por primera vez su telescopio al cielo, abriendo una nueva manera de observar el universo. Las ondas gravitacionales habían sido conjeturadas y luego repudiadas por Einstein 100 años antes, predichas por "nuestro" Guido Beck (amigo de Gaviola y profesor del Instituto Balseiro), vislumbradas de manera indirecta en la década de 1970, finalmente fueron detectadas con un experimento increíblemente sensible, descendiente del famoso experimento crucial que demostró la constancia de la velocidad de la luz. A la radiación electromagnética, más las partículas materiales que llamamos rayos cósmicos, se unió una tercera ventana para explorar el universo. Todavía recuerdo una cena en el International Centre for Theoretical Physics a principios de siglo, cuando me senté a una mesa donde había unos astrofísicos discutiendo precisamente las posibilidades del instrumento que en ese momento se encontraba en etapa de diseño, y lo escépticos que eran respecto de sus posibilidades de éxito. Pero lo lograron, y hoy existen otros dos observatorios similares (en Europa y en Japón), todos trabajando en conjunto para detectar la sutilísima pulsación del espacio-tiempo que nos llega de cataclismos astrofísicos casi inimaginables: colisiones de agujeros negros y de estrellas de neutrones. Ya son una "máquina" de observar estos fenómenos, en todos los rincones del universo:
El gráfico muestra los eventos observados a lo largo de la década, junto con su distancia (en miles de millones de años luz, en escala logarítmica), así como la masa de los objetos y la intensidad de la señal codificadas en el tamaño y el color de los símbolos. El enorme aumento de las detecciones se debe, principalmente, a varias mejoras implementadas en los detectores, muchas de ellas usando técnicas revolucionarias diseñadas especialmente, y que sin duda algún día llegarán a dispositivos de uso corriente, como siempre pasa.
La mejora de los sistemas se puede apreciar en esta comparación entre la señal observada en septiembre de 2015, con una observada en enero de este año:
En esta figura se muestran las señales medidas (en violeta), junto con la mejor predicción basada en la Relatividad General (en verde). Ambos eventos son similares: la colisión de agujeros negros de entre 30 y 40 masas solares, a algo más de mil millones de años luz. Se puede ver que la observación de 2015 es mucho más fluctuante y ruidosa, mientras que la de 2025 tiene fluctuaciones de mucha menor amplitud superpuesta a la oscilación bien definida correspondiente a la onda gravitacional.
La extraordinaria calidad de la detección de la nueva onda por encima del ruido de fondo ha permitido, además, mejorar el cálculo de los parámetros que caracterizan al sistema, principalmente las masas de los agujeros negros. El siguiente gráfico tiene las masas en los ejes, con una nube gris que muestra la calidad de la medición de 2015 mientras una nube azul, mucho más concentrada, es la de 2025.
Pero mejor todavía que esto, es que pudieron medir con precisión la superficie de los agujeros negros: de los dos que chocaron y del tercero que surgió de su fusión. Esto permitió comprobar la validez de un famoso teorema de Stephen Hawking referido a las superficies: el área final tiene que ser mayor que la suma de las iniciales. El siguiente gráfico muestra el notable resultado, que pudo haberle valido a Hawking un premio Nobel:
En 2016, cuando se anunció la primera observación exitosa, escribí una notita en el blog, que recibió un montón de comentarios con preguntas interesantes, que respondí lo mejor que pude. Los invito a revisarlas, ¡y a seguir preguntando!
La noticia del aniversario, de la cual tomé las dos primeras ilustraciones (y el título), es del sitio web de LIGO: Ten Years Later, LIGO is a Black-Hole Hunting Machine.
El paper sobre la comprobación del resultado de Hawking es: Abac et al, GW250114: Testing Hawking's Area Law and the Kerr Nature of Black Holes, Phys. Rev. Lett. 135:111403 (2025). De allí son los dos gráficos finales.
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