Agencias de NoticiasUna década después de su primera detección, las ondas gravitacionales continúan brindando una nueva ventana al universo.
Los científicos detectaron por primera vez ondas gravitacionales en el espacio, provenientes de la fusión de dos agujeros negros, en septiembre de 2015. Este descubrimiento marcó la culminación de un esfuerzo de 100 años para comprobar una de las predicciones de Einstein.
Dos años después de este hito en la física, se produjo un segundo avance a finales del verano de 2017: la primera detección de ondas gravitacionales acompañadas de ondas electromagnéticas provenientes de la fusión de dos estrellas de neutrones.
Las ondas gravitacionales son fascinantes para los científicos porque ofrecen una visión completamente nueva del universo. La astronomía convencional se basa en ondas electromagnéticas, como la luz, pero las ondas gravitacionales son un mensajero independiente que puede emanar de objetos que no emiten luz. La detección de ondas gravitacionales ha desvelado el lado oscuro del universo, brindando a los científicos acceso a fenómenos nunca antes observados.
Como físico de ondas gravitacionales con más de 20 años de experiencia en investigación en la Colaboración Científica LIGO, he presenciado de primera mano cómo estos descubrimientos han transformado el conocimiento científico sobre el universo.
Este verano, en 2025, los científicos de la colaboración LIGO, Virgo y KAGRA también marcaron un nuevo hito. Tras una larga pausa para actualizar sus equipos, esta colaboración acaba de publicar una lista actualizada de descubrimientos de ondas gravitacionales. Los descubrimientos de esta lista ofrecen a los investigadores una visión sin precedentes del universo, que incluye, entre otras cosas, la detección de ondas gravitacionales más nítida hasta la fecha.
¿Qué son las ondas gravitacionales?
Albert Einstein predijo por primera vez la existencia de las ondas gravitacionales en 1916. Según la teoría de la gravedad de Einstein, conocida como relatividad general, los objetos celestes masivos y densos curvan el espacio y el tiempo.
Cuando estos objetos masivos, como los agujeros negros y las estrellas de neutrones (el producto final de una supernova), orbitan entre sí, forman un sistema binario. El movimiento de este sistema estira y comprime dinámicamente el espacio alrededor de estos objetos, enviando ondas gravitacionales a través del universo. Estas ondas modifican ligeramente la distancia entre otros objetos del universo a medida que pasan.
Detectar ondas gravitacionales requiere medir las distancias con mucho cuidado. La colaboración LIGO, Virgo y KAGRA opera cuatro observatorios de ondas gravitacionales: dos observatorios LIGO en EE. UU., el observatorio Virgo en Italia y el observatorio KAGRA en Japón.
Cada detector tiene brazos en forma de L que se extienden más de tres kilómetros. Cada brazo contiene una cavidad llena de luz láser reflejada que mide con precisión la distancia entre dos espejos.
Al pasar una onda gravitacional, modifica la distancia entre los espejos entre 10 y 18 metros, lo que equivale a tan solo el 0,1 % del diámetro de un protón. Los astrónomos pueden medir la oscilación de los espejos para rastrear la órbita de los agujeros negros.
Estos pequeños cambios en la distancia codifican una enorme cantidad de información sobre su origen. Pueden indicarnos las masas de cada agujero negro o estrella de neutrones, su ubicación y si giran sobre su propio eje.
Una fusión de una estrella de neutrones y un agujero negro.
Como se mencionó anteriormente, la colaboración LIGO, Virgo y KAGRA informó recientemente 128 nuevas fusiones binarias a partir de datos obtenidos entre el 24 de mayo de 2023 y el 16 de enero de 2024, lo que duplica con creces el recuento anterior.
Entre estos nuevos descubrimientos se encuentra la fusión de una estrella de neutrones y un agujero negro. Esta fusión consiste en un agujero negro relativamente ligero con una masa entre 2,5 y 4,5 veces la masa de nuestro Sol emparejado con una estrella de neutrones que es 1,4 veces la masa de nuestro Sol.
En este tipo de sistema, los científicos teorizan que el agujero negro desgarra la estrella de neutrones antes de tragarla, lo que libera ondas electromagnéticas. Lamentablemente, la colaboración no logró detectar tales ondas electromagnéticas para este sistema en particular.
Detectar una contraparte electromagnética a un agujero negro desgarrando una estrella de neutrones es uno de los santos griales de la astronomía y la astrofísica. Estas ondas electromagnéticas proporcionarán los ricos conjuntos de datos necesarios para comprender tanto las condiciones extremas presentes en la materia como la gravedad extrema. Los científicos esperan mejor fortuna la próxima vez que los detectores detecten un sistema así.
Un sistema binario masivo y ondas gravitacionales claras
En julio de 2025, la colaboración LIGO, Virgo y KAGRA también anunció que habían encontrado la fusión de agujeros negros binarios más masiva jamás detectada. La masa combinada de este sistema es más de 200 veces la masa de nuestro Sol. Y, uno de los dos agujeros negros en este sistema probablemente tiene una masa que los científicos previamente asumieron que no podría ser producida por el colapso de una sola estrella.
El descubrimiento más reciente anunciado por la colaboración LIGO, Virgo y KAGRA, en septiembre de 2025, es la observación de ondas gravitacionales más clara hasta la fecha. Este evento es casi un clon de la primera observación de ondas gravitacionales de hace 10 años, pero debido a que los detectores de LIGO han mejorado en la última década, destaca por encima del ruido tres veces más que el primer descubrimiento. Debido a que la señal de onda gravitacional observada es tan clara, los científicos pudieron confirmar que el agujero negro final que se formó a partir de la fusión emitió ondas gravitacionales exactamente como debería según la relatividad general.
También demostraron que el área superficial del agujero negro final era mayor que el área superficial de los agujeros negros iniciales combinados, lo que implica que la fusión aumentó la entropía, según el trabajo fundacional de Stephen Hawking y Jacob Bekenstein. La entropía mide cuán desordenado es un sistema. Se espera que todas las interacciones físicas incrementen el desorden del universo, según la termodinámica. Este reciente descubrimiento demostró que los agujeros negros obedecen a sus propias leyes, similares a las de la termodinámica.
El comienzo de un legado más largo.
El cuarto ciclo de observación de la colaboración LIGO, Virgo y KAGRA está en curso y durará hasta noviembre. Mis colegas y yo anticipamos más de 100 descubrimientos adicionales durante el próximo año.
Las nuevas observaciones a partir de 2028 podrían elevar el número de fusiones binarias a 1000 para alrededor de 2030, si la colaboración mantiene su financiación.
La observación de ondas gravitacionales aún se encuentra en sus inicios. Una propuesta de actualización de LIGO, denominada A#, podría multiplicar por diez la tasa de detección de ondas gravitacionales. Los nuevos observatorios propuestos, denominados Cosmic Explorer y el Telescopio Einstein, que podrían construirse en un plazo de 10 a 20 años, multiplicarían por 1000 la tasa de detección de ondas gravitacionales con respecto a la actual, al reducir aún más el ruido en el detector.
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