Ciència
Set respostes per entendre les ones gravitacionals d'Einstein
Miquel Nofrarias, de l'Institut de Ciències de l'Espai, explica que el descobriment "obre una nova finestra que permet observar l'Univers només a través de la gravetat"
Detectades les ones gravitatòries que va preveure Einstein fa un segle
Les ones es van originar en un violent xoc de dos forats negres | LIGO
Científics del projecte LIGO i altres membres col·laboradors han identificat les
ones gravitatòries que Albert Einstein va demostrar que existien fa 100
anys. La seva observació es va produir per primera vegada el 14 de
setembre del 2015 gràcies a dos detectors de l'experiment LIGO. Aquest
equip ha descobert més recentment que les ones es van originar en un
violent xoc de dos forats negres a 1.300 milions d'anys llum de
distància del sistema solar.
Per conèixer millor en què consisteix tot plegat, NacióDigital ha contactat amb el científic de l'Institut de Ciències de l'Espai (IEEC-CSIC), Miquel Nofrarias. Ell forma part del Grup d'Astronomia Gravitacional que treballa en el projecte LISA Pathfinder, un satèl·lit llançat el passat 3 de Desembre per provar les tecnologies necessàries per detectar ones gravitacionals des de l'espai. Aquestes són les claus que dóna per entendre què suposa el descobriment:
- De manera que tots ho puguem entendre, què és exactament el que s'ha descobert?
LIGO ha detectat un senyal que correspon al fet que dos forats negres es van fusionar fa 1.000 milions d'anys. La teoria de la Relativitat ens explica com espai i temps es deformen en presència d'objectes molt massius, de manera que una col·lisió d'objectes com els forats negres pertorba l'espai i el temps al voltant seu d'una manera molt violenta. Aquesta pertorbació es propaga fins a arribar a nosaltres. Ara s'ha demostrat que la teoria era correcta i que tenim la tecnologia necessària per poder mesurar aquestes pertorbacions en l'espai-temps.
- A grans trets, com s'han detectat aquestes ones? S'ha fet amb algun tipus de sistema innovador?
L'observatori LIGO està format per dos interferòmetres làsers que, fonamentalment, mesuren amb una precisió altíssima la distancia entre dos miralls, cadascun d'ells a l'extrem d'un braç de quatre quilòmetres de longitud. Per resumir: és un regle finíssim que ens permet veure si l'espai entre aquests dos miralls es distorsiona fins a precisions inferiors al nucli atòmic. En els darrers anys els científics de LIGO van portar a terme algunes millores en aquesta tecnologia que han permès la detecció que es va anunciar dijous.
- Com ho va preveure Einstein?
Einstein va proposar la teoria de General de la Relativitat el 1915. Les equacions de la Relativitat són complexes i a partir d'aquell moment es van començar a trobar solucions possibles. El 1916 Einstein i Rosen van trobar una solució que es corresponia amb una ona i, curiosament, no van creure que fos real! Van enviar el seus resultats a una revista i va ser el revisor de l'article el que els va contradir. A Einstein inicialment no li va agradar gens que li fessin l'esmena tot i que posteriorment va corregir i acceptar que realment la Teoria General de la Relativitat prediu l'existència d'ones gravitacionals.
- Què suposa aquesta detecció?
La detecció implica moltes coses. La primera, que hem mesurat les ones gravitacionals per primera vegada i aquesta representa la última de les grans prediccions de la Relativitat que encara no s'havia pogut confirmar, tot i que sabíem que havien d'existir perquè en veiem el seu efecte de forma indirecta. En segon lloc, el senyal es correspon de forma inequívoca al que, segons la teoria, correspon a la col·lisió de dos forats negres per formar-ne un de nou, més gran. Fins ara, dels forats negres no en teniem una mesura directa només eren objectes dels que només en teniem informació per la matèria que l'envoltava. Les ones gravitacionals ens informen directament només a través de la gravetat, sense cap altre intermediari.
- Quins avenços podrà fer la ciència amb aquests coneixements?
Aquesta detecció inicia un nou camp que és el de l'Astronomia Gravitacional, és a dir, utilitzar les ones gravitacionals per entendre l'Univers. Fins ara tot el que coneixem del cosmos prové de la llum, de l'espectre electromagnètic. I ara se'ns obre una nova finestra totalment diferent que ens permet observar l'Univers només a través de la gravetat. De fet, sovint es diu que ara podrem, no només veure, sinó escoltar l'Univers ja que aquestes oscil·lacions de l'espai com les que ha detectat LIGO són a les freqüències que podem escoltar. Amplificant-les moltíssim en podem fer sons.
- Aquest descobriment té algun tipus d'aplicació pràctica?
Les repercussions són de primer nivell per a la Física i per a entendre el nostre Univers. Com en altres camps de recerca bàsica, les aplicacions pràctiques es deriven de la recerca experimental per assolir un instrument d'aquestes característiques. Hi intervenen una gran varietat de camps: materials, òptica, làsers, etc.
- És fa difícil entendre que la gravetat es propagui per ones. Ho pot explicar de manera gràfica?
Cal entendre que la gravetat no és una força com la resta sinó que la Relativitat ens la descriu més aviat com un efecte de la massa i l'energia sobre l'espai i el temps. L'espai no és un concepte impertorbable sinó que és un objecte dinàmic que es deforma i respon en presència de cossos molt massius. Pot ajudar pensar en quan tirem una pedra a un estany, l'aigua tampoc no és impertorbable al pes de la pedra de tal manera que es genera una pertorbació (d'aigua) que es propaga com una ona. De la mateixa manera, podem imaginar que l'espai i el temps es deformen en presència d'objectes molt massius i en cas d'un fet com una col·lisió, la deformació es propaga com una ona, però en aquest cas una ona que distorsiona l'espai i el temps al seu pas.
Per conèixer millor en què consisteix tot plegat, NacióDigital ha contactat amb el científic de l'Institut de Ciències de l'Espai (IEEC-CSIC), Miquel Nofrarias. Ell forma part del Grup d'Astronomia Gravitacional que treballa en el projecte LISA Pathfinder, un satèl·lit llançat el passat 3 de Desembre per provar les tecnologies necessàries per detectar ones gravitacionals des de l'espai. Aquestes són les claus que dóna per entendre què suposa el descobriment:
- De manera que tots ho puguem entendre, què és exactament el que s'ha descobert?
LIGO ha detectat un senyal que correspon al fet que dos forats negres es van fusionar fa 1.000 milions d'anys. La teoria de la Relativitat ens explica com espai i temps es deformen en presència d'objectes molt massius, de manera que una col·lisió d'objectes com els forats negres pertorba l'espai i el temps al voltant seu d'una manera molt violenta. Aquesta pertorbació es propaga fins a arribar a nosaltres. Ara s'ha demostrat que la teoria era correcta i que tenim la tecnologia necessària per poder mesurar aquestes pertorbacions en l'espai-temps.
- A grans trets, com s'han detectat aquestes ones? S'ha fet amb algun tipus de sistema innovador?
L'observatori LIGO està format per dos interferòmetres làsers que, fonamentalment, mesuren amb una precisió altíssima la distancia entre dos miralls, cadascun d'ells a l'extrem d'un braç de quatre quilòmetres de longitud. Per resumir: és un regle finíssim que ens permet veure si l'espai entre aquests dos miralls es distorsiona fins a precisions inferiors al nucli atòmic. En els darrers anys els científics de LIGO van portar a terme algunes millores en aquesta tecnologia que han permès la detecció que es va anunciar dijous.
- Com ho va preveure Einstein?
Einstein va proposar la teoria de General de la Relativitat el 1915. Les equacions de la Relativitat són complexes i a partir d'aquell moment es van començar a trobar solucions possibles. El 1916 Einstein i Rosen van trobar una solució que es corresponia amb una ona i, curiosament, no van creure que fos real! Van enviar el seus resultats a una revista i va ser el revisor de l'article el que els va contradir. A Einstein inicialment no li va agradar gens que li fessin l'esmena tot i que posteriorment va corregir i acceptar que realment la Teoria General de la Relativitat prediu l'existència d'ones gravitacionals.
- Què suposa aquesta detecció?
La detecció implica moltes coses. La primera, que hem mesurat les ones gravitacionals per primera vegada i aquesta representa la última de les grans prediccions de la Relativitat que encara no s'havia pogut confirmar, tot i que sabíem que havien d'existir perquè en veiem el seu efecte de forma indirecta. En segon lloc, el senyal es correspon de forma inequívoca al que, segons la teoria, correspon a la col·lisió de dos forats negres per formar-ne un de nou, més gran. Fins ara, dels forats negres no en teniem una mesura directa només eren objectes dels que només en teniem informació per la matèria que l'envoltava. Les ones gravitacionals ens informen directament només a través de la gravetat, sense cap altre intermediari.
- Quins avenços podrà fer la ciència amb aquests coneixements?
Aquesta detecció inicia un nou camp que és el de l'Astronomia Gravitacional, és a dir, utilitzar les ones gravitacionals per entendre l'Univers. Fins ara tot el que coneixem del cosmos prové de la llum, de l'espectre electromagnètic. I ara se'ns obre una nova finestra totalment diferent que ens permet observar l'Univers només a través de la gravetat. De fet, sovint es diu que ara podrem, no només veure, sinó escoltar l'Univers ja que aquestes oscil·lacions de l'espai com les que ha detectat LIGO són a les freqüències que podem escoltar. Amplificant-les moltíssim en podem fer sons.
- Aquest descobriment té algun tipus d'aplicació pràctica?
Les repercussions són de primer nivell per a la Física i per a entendre el nostre Univers. Com en altres camps de recerca bàsica, les aplicacions pràctiques es deriven de la recerca experimental per assolir un instrument d'aquestes característiques. Hi intervenen una gran varietat de camps: materials, òptica, làsers, etc.
- És fa difícil entendre que la gravetat es propagui per ones. Ho pot explicar de manera gràfica?
Cal entendre que la gravetat no és una força com la resta sinó que la Relativitat ens la descriu més aviat com un efecte de la massa i l'energia sobre l'espai i el temps. L'espai no és un concepte impertorbable sinó que és un objecte dinàmic que es deforma i respon en presència de cossos molt massius. Pot ajudar pensar en quan tirem una pedra a un estany, l'aigua tampoc no és impertorbable al pes de la pedra de tal manera que es genera una pertorbació (d'aigua) que es propaga com una ona. De la mateixa manera, podem imaginar que l'espai i el temps es deformen en presència d'objectes molt massius i en cas d'un fet com una col·lisió, la deformació es propaga com una ona, però en aquest cas una ona que distorsiona l'espai i el temps al seu pas.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada