Ones gravitatòries

                                        

                          LIGO: Laser Interferometry Gravitational  Wave Observatory

                             El projecte LISA : Laser Interferometry Space Antenna

La forma més usual d’observar l’univers és amb la llum en tot el seu espectre des de raigs gamma,  passant per raigs X, llum ultraviolada, llum visible, infraroig i ones de radio. Darrerament també s’està observant els cosmos amb detectors de neutrins enterrats a gran profunditat i així es van detectar l’emissió de neutrins de la supernova 1987A.

Hi ha una altre font possible d’observació: les ones gravitatòries. Van ser predites per Einstein i es produeixen quan grans masses es mouen ràpidament deformant l’espai-temps i fent-lo oscil·lar.  Mai s’han detectat de forma directa, però en el 1974 Russell Hulse i Joseph Taylor van observar un pulsar doble.  Un pulsar és un estel de neutrons que gira a gran velocitat i amb molta regularitat de manera que constitueix una mena de rellotge còsmic. Aplicant les teories d’Einstein,  Hulse i Taylor van calcular que les ones gravitatòries produïdes per aquesta parella d’estels de neutrons extrauria energia del sistema i faria que les òrbites empetitissin i que la velocitat s’accentués. Desprès d’una observació de uns quants anys els dos astrònoms van veure que les observacions confirmaven els seus càlculs amb gran exactitud. En el 1993 van obtenir el premi Nobel per aquest treball.

Els americans s’han gastat 570 milions de dòlars per a construir LIGO un observatori que consisteix en dos braços perpendiculars de 5 km de llargada per on circula llum làser. El pas d’una ona gravitatòria prou intensa faria que les dues llums làser s’interferissin. Ara s’està millorant la capacitat del LIGO i podrà detectar pulsars dobles en la fase final d’aproximació situats a 500 milions d’anys llum. Això fa pensar que abans del 2016 LIGO detecti les primeres ones gravitatòries. Aquest observatori s’ha d’instal·lar en un lloc aïllat i molt estable des del punt de vista sísmic, ja que qualsevol tremor o el pas d’una camió proper quedaria registrat en l’instrument.

Per tant, el millor seria instal·lar un observatori en l’espai i això és l’objectiu del projecte LISA en el que tres detectors situats en forma de triangle equilàter a 5 milions de km cadascun estarien també lligats per llum làser. Malauradament, la no detecció d’ones gravitatòries en el LIGO i les retallades han fet postergar el projecte i, endemés ara li ha sortit un possible competidor que podria ser més econòmic que seria per mitjà d’interferometria atòmica. Es més econòmic, segons sembla perquè el triangle equilàter que caldria formar seria de només 1.000 km de costat. Endemés seria molt precís: una ona gravitatòria que allargués el costat del triangle en només una bilionèsima de mil·límetre seria detectada.

Aquesta nova finestra a l’univers, la de les ones gravitatòries, és important per diverses raons, però en citaré dues. No podem veure més enrere en el temps de quan l’univers tenia 380.000 anys,  ja que abans, degut a la densitat de l’univers aquest era opac, és a dir els fotons no podien circular lliurament, una mica com tampoc podem observar l’interior del Sol. Però tant la teoria de la inflació com certs canvis de fase (quan els quarks es van reunir per a formar protons i neutrons) haurien d’haver produït ones gravitatòries, molt difícils d’observar, ben cert, però si tinguéssim detectors prou precisos les podríem observar i això seria una fita cabdal com quan es va observar la radiació de fons de l’univers, la primera foto de quan l’univers es va fer transparent a la llum quan tenia 380.000 anys. Una segona raó seria la possibilitat d’observar l’interior dels forats negres. Segons entenc, les ones gravitatòries sí es poden escapar dels forats negres.