Natación sincronizada: agujeros negros y ondas gravitatorias


Cuando el polvo de las noticias diaria se posa, finalmente quedan los datos para la Historia… y el 11 de febrero del 2016 será recordado como el día de las ondas gravitatorias y los agujeros negros.

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Figura 1: Las dos oscilaciones observadas en los detectores de LIGO. Las variaciones en las distancias que se han medido son menores que el tamaño de un núcleo de un átomo de hidrógeno / Crédito: LIGO collaboration

 

Sucintamente, ese día se anunció la detección de la fusión de dos agujeros negros masivos con LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), un ultra-preciso sistema de dos detectores situados en sendos lados de los Estados Unidos. Este fenómeno duró solamente 20 milisegundos, pero en ese tiempo produjo tanta energía como todas las estrellas del universo accesible, generando un pulso de ondas gravitatorias que nosotros, 1.300 millones de años después, hemos sido capaces de detectar.

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Figura 2: Las ondas gravitatorias generadas por los dos agujeros negros al orbitar alrededor del centro de gravedad común, en una representación bidimensional. Se puede apreciar cómo la textura del espacio, que se muestra con una cuadrícula azul, se deforma al paso de la onda / Crédito: BBC

 

En efecto, esta deformación del espacio ha producido dos señales prácticamente idénticas en los dos instrumentos separados por miles de kilómetros al producir una variación de 1 parte en mil trillones (mil millones de millones de millones o 1/1021). Lo que es lo mismo, una fracción de un protón, que es el núcleo del átomo de hidrógeno, el menos masivo de todos los elementos químicos. Un hecho que se podría calificar como épico y que ha sido gracias a todos los ingenieros y físicos que han participado en el proyecto, más de mil personas de 16 países diferentes: todo un éxito de la colaboración internacional, pero sobre todo de la National Science Foundation norteamericana, que ha creído desde el principio en la ciencia básica y en la necesidad de financiar la búsqueda del conocimiento per se.

¿Qué es una onda gravitatoria y  qué significa este descubrimiento?

Pensemos en una pareja de natación sincronizada, inmóvil en una piscina. La superficie de la piscina estará plana, pero si la pareja empieza la danza, se producen oscilaciones en el agua, más intensas y frecuentes cuanto más veloces se muevan las bailarinas alrededor la una de la otra en su baile, olas que alcanzan los bordes del reciento acuático. Si terminan por abrazarse y se detienen, eventualmente el oleaje creado cesará. Así, los agujeros negros, al orbitar rápidamente alrededor del centro común de masas, produce una compresión y elongación del espacio a su alrededor, una onda que se transmite en el espacio, con una frecuencia más y más alta según se aproximan la una respecto a la otra. En la fusión final, el movimiento se detiene y el pulso gravitatorio desaparece.

Otro símil nos lo proporciona el sonido, que también se transmite como una onda. Nosotros oímos porque el aire vibra, porque las moléculas que lo forman se empujan, transmitiendo energía, hasta llegar a nosotros. Una onda gravitatoria es un fenómeno análogo, pero el sustrato no es material, porque las distancias interestelares están esencialmente vacías, sino el propio espacio, que como hemos dicho se estira y se comprime.

Este fenómeno abre, en verdad, una nueva ventana, tal vez la última, que nos proporciona un acceso al universo. Si en 1609 Galileo Galilei, entre otros, utilizó el telescopio para mostrarnos un cosmos diverso y desafiar las convenciones geocéntricas y la visión imperante, a partir de ahora, sin alcanzar esa situación, tenemos acceso a toda una serie de fenómenos que solo se vislumbraban por evidencias indirectas (como es el caso de los agujeros negros),  o por modelos teóricos de difícil validación. Además, se ha encontrado y situado  una de las últimas piezas en la descripción del mismo, en ese maravilloso puzle que es la realidad física, puzle que se empezó a ordenar hace 2.500 años en la Hélade y que ahora estamos terminando.

¿Por qué es importante?

Las ondas gravitatorias son la última predicción de la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein, formulada en 1915 y brillantemente verificada con un eclipse de Sol cuatro años más tarde. Sin embargo, Einstein pensó que serían tan débiles que nunca podrían ser detectadas. Por otra parte, nos permiten observar y analizar el universo de una manera distinta, especialmente en el caso de eventos muy energéticos, como fusiones de objetos muy masivos (este es el caso de los agujeros negros, pero también de las estrellas de neutrones), hasta casi el Big Bang. El estudio de estos fenómenos nos ayudará a comprender cómo funciona la gravedad, una de las cuatro fuerzas elementales de la naturaleza: la más evidente pero la peor comprendida. Finalmente, esta profundización nos aportará una de las últimas piezas para completar la teoría del todo, la Gran Unificación.

En definitiva, como ya hemos comentado, es un éxito de la física teórica, de la ingeniería, de la astrofísica y de la cooperación internacional. Todo un modelo a imitar en estos tiempos tan turbulentos.

 

David Barrado Navascués

CAB, INTA-CSIC
Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC, Madrid)

@David_Barrado

 

Más información en:

Una nueva ventana a la observación del universo

 

PD:

Artículo publicado inicialmente en OpenMind, enlace aquí.

Versión en inglés: Synchronized Swimming: Black Holes and Gravitational Waves.

 

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El buscador de planetas CARMENES supera con éxito su fase de pruebas


CARMENES, un innovador instrumento diseñado para buscar planetas similares a la Tierra, ha superado con éxito su fase de pruebas en el telescopio. Después de cinco años de preparación, este instrumento altamente complejo fue empleado por primera vez en noviembre en el telescopio de 3,5 metros del Observatorio de Calar Alto en Almería, operado conjuntamente por la Sociedad Max-Planck (MPG) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). CARMENES, diseñado y construido por un consorcio internacional de once instituciones alemanas y españolas, consta de dos espectrógrafos optimizados para la detección de planetas en torno a estrellas cercanas. Por lo tanto, CARMENES constituirá un hito para una de las ramas más interesantes de la exploración del espacio: la búsqueda de una segunda Tierra. Numerosos científicos y ingenieros  de España y Alemania han participado en el diseño y la construcción de este nuevo “cazador de planetas”.


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Éxito de la cultura y la astronomía española: Cervantes en la esfera celeste


La Unión Astronómica Internacional (IAU) acaba de hacer público el resultado del concurso NameExoWorlds para asignar nombres oficiales a estrellas y planetas de 20 sistemas exoplanetarios. La propuesta presentada por el Planetario de Pamplona en colaboración con la Sociedad Española de Astronomía (SEA), el Punto nacional de contacto de la oficina para la divulgación de la IAU en España y el Instituto Cervantes ha obtenido un éxito total. No sólo se ha conseguido por una amplia mayoría (69% de los votos) el nombre oficial de “Cervantes” para la estrella mu Arae y los de Quijote, Dulcinea, Rocinante y Sancho para sus planetas, sino que hemos sido con mucha diferencia la propuesta más votada para cualquier sistema de las 230 propuestas válidas presentadas.

 

 


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Desde Mercurio hasta los agujeros negros: Einstein y la teoría de la relatividad general en la astrofísica


El universo se nos presenta como algo bello, complejo y, simultáneamente, exótico. No solo contiene objetos que desafían nuestra imaginación, como es el caso de los agujeros negros, sino que tanto el tiempo como el espacio pueden encontrarse deformados y ahora sabemos que el mismo cosmos tuvo un nacimiento: el Gran Estallido hace casi 14 mil millones de años. Aunque subyugantes, no son conceptos fáciles de entender  para unos primates, nosotros, que evolucionaron en las sabanas africanas. Nuestra  estructura mental, desarrollada entonces, está basada en un espacio de tres dimensiones y un tiempo cuya transcurso es lineal y homogéneo, independientemente del lugar en el que nos encontremos. ¿Cómo hemos llegado a conocer esta realidad tan extraña y ajena a nuestra experiencia directa? La respuesta está en uno de los grandes héroes del siglo XX, Albert Einstein pero, como veremos, no solo en él.

Ilustración del periódico británico London News que explica la desviación de los rayos de luz debida a la acción de la gravedad del Sol, según las mediciones realizadas en 1919 y que confirmaban de manera espectacular la teoría de Albert Einstein sobre la relatividad general, publicada cuatro años antes.


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Cosmografía de estrellas masivas y azules en la vecindad solar


Una nueva dimensión: la visualización 3D redefine la arquitectura de la Vía Láctea

Un equipo de astrofísicos liderados por Hervé Bouy, del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), y con la colaboración de Joao Alves, de la Universidad de Viena, ha utilizado modernas técnicas para visualizar en 3D la distribución espacial de las estrellas masivas en la vecindad solar, usando para ello los datos obtenidos por la misión de la ESA Hipparcos. El estudio ha descubierto nuevas agrupaciones de estrellas, arrojando luz sobre los orígenes de las mismas en Orión y cuestionando la existencia del Cinturón de Gould, una estructura anular de estrellas en la Vía Láctea. Los resultados muestran el gran potencial de la visualización 3D de la vecindad solar, un enfoque que es de particular importancia para la misión de la ESA Gaia, que trazará un mapa de la Vía Láctea y el Grupo Local en 3D con una precisión y sensibilidad sin precedentes.

La Vía Láctea, en detalle y tres dimensiones. Crédito ESA, H. Bouy (CAB, CSIC-INTA) y J. Alves (U. Vienna).

 


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Última semana para conseguir que una estrella se llame Cervantes


Sus cuatro planetas se llamarían Quijote, Rocinante, Sancho y Dulcinea y las votaciones se cierran el 31 de octubre La Unión Astronómica Internacional (IAU) tiene en marcha un concurso mundial para votar cómo nombrar 20 nuevos sistemas planetarios descubiertos en los últimos años. La comunidad astronómica española ha elegido la estrella μ (leído ‘mu’) Arae y los cuatro planetas que la orbitan y propone llamarlos Cervantes (la estrella) y Quijote, Rocinante, Sancho y Dulcinea (los planetas).

Representación artística del sistema planetario μ Arae.

 


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En el cumpleaños de Cervantes …. regala una estrella


Hoy Miguel de Cervantes hubiera cumplido 468 años. Nosotros seguimos con nuestra campaña para que la estrella Mu Arae tenga su nombre.

VIñeta de Forges publicada en el diario El País

 

Participa y vota en este enlace.

Más información en:

Comienzan las votaciones para llamar Cervantes a una estrella y personajes del Quijote a sus planetas

 

… y tuitea o retuitea #YoEstrellaCervantes.

 

PD: el 29 de septiembre de 1547 según el calendario juliano, válido en el momento de nacer Cervantes, corresponde al 9 de octubre según el calendario gregoriano, implementado en España en 1582.  Convertidor de fechas: gregoriano, juliano, musulmán, hebreo, persa y otros calendarios.

 

 

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CHEOPS: ¡Envía tu dibujo al espacio!


La misión CHEOPS (CHaracterizing ExOPlanet Satellite) es la primera misión de tipo S (Small) de ESA y  su objetivo es identificar y medir radios y densidades de exoplanetas con alta precisión mediante tránsitos. Su lanzamiento al espacio está previsto para diciembre de 2017. La participación española es significativa, tanto en el ámbito científico a través de investigadores de diversas instituciones (IEEC, CSIC, IAC, INTA), como mediante la construcción de la plataforma por parte de Airbus Defence and Space en España.

Unos 3.000 dibujos realizados por niños europeos serán grabados en forma miniaturizada en una pequeña placa adherida a la sonda y lanzada al espacio. 250 de los dibujos corresponderán a niños españoles. El concurso de dibujos es una iniciativa de la Agencia Espacial Europea, que quiere acercar los proyectos de desarrollo espacial a los más pequeños, y en España cuenta con la colaboración del IEEC, el CSIC y el IAC.

 


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El Campamento de verano del Observatorio Austral Europeo


Una manera excelente de iniciarse en astronomía o, sencillamente, aprender y divertirse.

Por tercer año consecutivo, el Observatorio Europeo del Sur (ESO en sus siglas inglesas) y su Red de Difusión de la Ciencia, junto con la empresa organizadora de eventos de educación científica, Sterrenlab, ponen en marcha una nueva edición del campamento de astronomía ESO, que se centrará en el Sistema Solar y los Exoplanetas. Y la Sociedad Española de Astronomía becará a un candidato español.

 
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Comienzan las votaciones para llamar Cervantes a una estrella y personajes del Quijote a sus planetas


La Unión Astronómica Internacional (IAU) tiene en marcha un proceso internacional para recibir propuestas y votar cómo nombrar 20 nuevos sistemas planetarios descubiertos en los últimos años. La comunidad astronómica española se ha fijado en la estrella μ (leído ‘mu’) Arae y los cuatro planetas que la orbitan para llevar al Universo a Cervantes y a cuatro de los personajes de su obra principal: Quijote, Rocinante, Sancho y Dulcinea.

La iniciativa parte del Planetario de Pamplona y la Sociedad Española de Astronomía. Tras varios meses de preparación, la votación internacional ya está abierta a través de internet, y se puede participar muy fácilmente desde la web www.estrellacervantes.es hasta el día 31 de octubre. También se puede votar por Estrella Cervantes directamente:

VOTAR

La estrella Cervantes compite con seis propuestas rivales de todo el mundo, por lo que la movilización de votantes será la clave para que nuestro autor más afamado ocupe un lugar en el Universo.

En el cielo hay una estrella de cuyo nombre podrás acordarte…

No hay duda de la trascendencia de Miguel de Cervantes y de su obra principal, el Quijote, en la cultura universal. Sin embargo, mientras que Shakespeare ya tiene nombres de sus personajes como satélites de Urano, Cervantes ha sido hasta ahora excluido de las esferas cósmicas.

Con esta propuesta, apoyada por el prestigioso Instituto Cervantes, y que prácticamente coincide con la celebración del 400 aniversario de la publicación de la segunda parte de la novela, se reclama para el famoso caballero de la Mancha, sus compañeros y su creador el lugar que se merecen entre las estrellas.

El sistema planetario μ Arae se encuentra a 49,8 años luz de distancia en la constelación Ara (el altar). Alrededor de su estrella se han descubierto cuatro planetas, que hasta ahora se conocen como μ Arae a, b, c y d. Según la propuesta, la estrella se renombraría como Cervantes  y sus planetas tomarían los nombres de sus personajes principales: Quijote, Rocinante, Sancho y Dulcinea. (Más info en PDF al final de esta noticia).

#YoEstrellaCervantes, campaña en redes sociales

La campaña ‘estrella Cervantes’ cuenta con una web propia (www.estrellacervantes.es) en la que, además de las instrucciones para votar, se incluye más información de este sistema planetario, los exoplanetas y la relación de Cervantes con la ciencia, entre otros temas.

Se han creado también una página de Facebook y una cuenta en twitter, y se anima a los internautas a que muestren su apoyo mediante el hashtag #YoEstrellaCervantes

Además, se ha elaborado un breve vídeo promocional:

Imagen de previsualización de YouTube

 

Está todo preparado para viajar de la Mancha a las estrellas. Sólo faltan vuestros votos.


Apoyos

La propuesta de la estrella Cervantes y los planetas personajes del Quijote cuenta ya con el apoyo de la Asociación Española de Planetarios. Se espera que se sumen otras instituciones en los próximos días.

 

 

Más información (PDF en español)

 

More information (PDF in English)

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