El telescopio con el que se verá el Big Bang
Los detectores de LISA podrían percibir ondas gravitacionales originadas durante el hipotético periodo inflacionario con el que comenzó la expansión del universo
Las ondas gravitacionales se producen siempre que un objeto se desplaza a través del espacio-tiempo de forma asimétrica
Cuando Einstein desarrolló sus teorías de la relatividad a principios del siglo XX, formalizó matemáticamente la manera en que el espacio-tiempo podía deformarse. Según su trabajo, la gravedad sería, precisamente, una deformación de ese espacio-tiempo producida por los objetos que alberga, cuanta más masa tengan más deformarían el espaciotiempo y cuanto más se deformara mayor sería su campo gravitatorio. Desde entonces, la relatividad ha realizado todo tipo de cálculos con enorme nivel de precisión. Gracias a ella precisamente funcionan nuestros satélites y también hemos predicho la existencia de agujeros negros mucho antes de poder observar uno.
Sin embargo, una de sus consecuencias más interesantes está empezando a ser explotada ahora: las ondas gravitacionales. Porque si bien el espaciotiempo puede, en efecto, deformarse, una de las formas en que lo hace es mediante una suerte de oleadas que se propagan, contrayendo y expandiendo todo a su paso. Si queremos retroceder hasta el origen del universo, deberemos recurrir a ellas.Las ondas gravitacionales son algo extraño. Pueden parecer intuitivas, a fin de cuentas, comparten características características con otras ondas con las que creemos estar más familiarizados, como las electromagnéticas (la luz), pero la verdad es que a poco que profundizamos encontramos detalles desconcertantes. En principio, las ondas gravitacionales se producen siempre que un objeto se desplaza a través del espacio-tiempo de forma asimétrica (por ejemplo, en el caso de que una esfera perfecta rotara sobre sí misma no produciría ondas), pero a efectos prácticos, para que sean detectables estas deben tener suficiente intensidad.
Esto implica que han de ser cuerpos realmente masivos, como agujeros negros o estrellas de neutrones rotando unos en torno a otros, para romper esa posible simetría. Claro que esto no es lo único que produciría ondas gravitacionales de gran intensidad. La propia expansión del universo podría haber sido responsable de algunas cuyos ecos aún persistirían entre nosotros. Hablamos de una hipótesis no confirmada que plantea la posibilidad de que el universo se expandiera de forma tremendamente violenta durante la primera minúscula fracción de segundo de su historia para luego reducir descomunal e inmediatamente su velocidad de expansión. Llamamos a esto «inflación cósmica» y es complicado encontrar pruebas que la confirmen más allá de las ecuaciones, precisamente por eso es tan interesante poder medir indirectamente sus consecuencias empleando detectores de ondas gravitacionales.
Muy grandes para verlas
Partiendo de esta base, podríamos suponer que los mismos dispositivos que nos permiten detectar las ondas gravitacionales de dos agujeros negros nos permitirían medir la de objetos incluso más masivos, pero lo cierto es que no es tan sencillo como parece. Cuanto más masiva es una fuente de ondas gravitacionales más longitud de onda tienen, esto es, más distancia hay entre cada una de sus crestas. El problema de este detalle es que, para medirlas, necesitaríamos detectores considerablemente más grandes.
Para hacernos una idea podemos usar por ejemplo un microondas. Solo tendremos que quitar la bandeja giratoria y poner dentro de él un plato con una loncha loncha de queso. Tras un rato de tener encendido el microondas veremos que aparecen franjas chamuscadas en el queso, la distancia entre cada franja es la longitud de las ondas electromagnéticas. Ahora bien, imaginemos que el trozo de queso fuera realmente menor que la distancia entre dos de estas franjas, la onda podría «esquivarla» sin quemarla en ningún punto, como si saltaras un pequeño charco. Así pues, se presenta un gran problema, porque para detectar esas ondas gravitatorias de la inflación (si es que tal cosa ocurrió) necesitaríamos un detector igualmente descomunal. Es aquí donde entra en juego el artefacto LISA.
Ahora mismo tenemos grandes interferómetros sobre nuestro planeta, capaces de detectar ondas gravitacionales de agujeros negros y estrellas de neutrones, pero ni siquiera sus brazos de 5 kilómetros serían suficientes para detectar algunos eventos astronómicos. Según lo que pretendiéramos detectar podríamos necesitar un dispositivo algo mayor, con brazos 500.000 veces más grandes. Claro que, todo esto tiene un problema nada desdeñable, la Tierra se curva, por lo que cualquier estructura suficientemente larga colocada sobre su superficie, deja de ser recta para doblarse. El único lugar donde podríamos construir un telescopio de tal calibre es el espacio, y esa es la premisa de LISA.
La idea es crear tres dispositivos colocados entre sí como las esquinas de un triángulo equilátero, separados cada uno por 2,5 millones de kilómetros de largo. De hecho, este proyecto tan extraño ya ha tenido un precedente con LISA Pathfinder, una versión de prueba de mucho menor tamaño que fue testada de 2015 a 2017 de forma exitosa. Su lanzamiento está planeado para el año 2034, por lo que todavía queda mucho por delante, tiempo durante el que podremos analizar en profundidad la verdadera naturaleza de estas extrañas ondas y afinar nuestras hipótesis acerca de los primeros segundos del universo.