La gravedad no es solo una fuerza que une todo. A través de nuestra comprensión de la relatividad general, sabemos que la gravedad puede producir ondas en la estructura de las ondas espacio-temporales-gravitacionales.
Entonces, ¿cómo funcionan las ondas gravitacionales?
Poco después de que Einstein propusiera la relatividad general, se dio cuenta de que la gravedad puede producir ondas. Pero pronto, volvió a dudar de su conclusión. Se dio cuenta de la existencia de ondas gravitacionales a través de la forma simplificada de la teoría de la relatividad general, pero Einstein no sabía si las ondas gravitacionales realmente existían o eran solo un producto del proceso de simplificación.
Es bien sabido que las ecuaciones de la relatividad general son difíciles de resolver, por lo que no es de extrañar que incluso el propio Einstein fuera vago al respecto. Los físicos tardaron varias décadas en llegar finalmente a la conclusión definitiva de que la relatividad general sí apoya la existencia de ondas gravitacionales. En otras palabras, las ondas gravitacionales son reales.
Casi todos los movimientos del universo producirán ondas gravitacionales. Como cualquier otra onda, una onda gravitacional puede generarse mediante un ligero movimiento. Si revuelve el agua, verá ondas de agua. Si tu garganta vibra, producirás ondas sonoras. Si sacudes un electrón, crearás ondas electromagnéticas. Para generar ondas gravitacionales, todo lo que tienes que hacer es acelerar el objeto.
Las ondas gravitacionales se propagan hacia afuera desde la fuente de ondas a la velocidad de la luz, que son ondas bajo la acción de la gravedad. Cuando la onda gravitacional pase a través de ti, te estirarán y apretarán, como si hubiera una mano enorme amasando como plastilina.
¿Sentirás ondas gravitacionales?
Aunque todo en el universo ha estado produciendo ondas gravitacionales, nunca las notaste realmente. Hasta ahora, la gravedad es la más débil de las cuatro fuerzas básicas de la naturaleza. Incluso si magnificamos la gravedad en 10 ^ 27 veces, la gravedad sigue siendo varios órdenes de magnitud más débil que las otras tres fuerzas básicas: fuerza nuclear débil, fuerza electromagnética y fuerza nuclear fuerte. Las ondas gravitacionales son más débiles; Las ondas gravitacionales son pequeñas perturbaciones por encima de la gravedad normal.
Esto también significa que las ondas gravitacionales generadas por el movimiento de su mano son casi completamente inexistentes. Para crear una gran cantidad de ondas gravitacionales en el espacio y el tiempo, se necesitan movimientos de masa y energía muy grandes, como colisiones de agujeros negros, impactos de estrellas de neutrones, explosiones de supernovas, agujeros negros supermasivos que tragan estrellas enteras e incluso las fuerzas caóticas liberadas en el comienzo del Big Bang.
Si se encuentra a menos de un kilómetro de dos agujeros negros que se fusionan, las ondas gravitacionales liberadas por la fusión de los agujeros negros serán lo suficientemente fuertes como para destrozarlo. Sin embargo, si está a cientos de kilómetros de distancia, su cabello ni siquiera se moverá.
Y nuestro planeta se encuentra en una posición muy ventajosa, a millones o miles de millones de años luz de estos eventos catastróficos. La amplitud de la onda gravitacional que se propaga a la Tierra no será mayor que el ancho de un protón.
Por supuesto, las ondas gravitacionales también son muy misteriosas.
Debido a que las ondas gravitacionales son extremadamente débiles, los humanos tardaron casi un cuarto de siglo de desarrollo tecnológico en detectar finalmente las ondas gravitacionales. En 2015, el Observatorio de Ondas Gravitacionales de Interferencia Láser (LIGO) confirmó la primera detección de ondas gravitacionales. La onda gravitacional proviene de la fusión de dos agujeros negros a 1.400 millones de años luz de distancia.
Las ondas gravitacionales débiles también tienen una ventaja: debido a que las ondas gravitacionales son muy débiles, apenas interactúan con ninguna materia, por lo que las ondas gravitacionales pueden viajar libremente por todo el universo sin dispersarse ni absorberse. Esto también significa que podemos ver cosas que normalmente no se ven.
Si dos agujeros negros chocan en el medio del espacio, ¿cómo podemos observar este evento? Si los dos agujeros negros no liberaran ninguna forma de radiación electromagnética durante la colisión, nuestro telescopio no podría observar todo el proceso. Sin embargo, estas colisiones liberan una gran cantidad de energía en forma de ondas gravitacionales, generalmente más que la suma de la energía producida por todas las estrellas del universo.
Desde que LIGO detectó por primera vez ondas gravitacionales en 2015, LIGO y Virgo, otro gran interferómetro en Italia también utilizado para detectar ondas gravitacionales, han confirmado más de 48 eventos de colisión de agujeros negros. Hemos pasado de la detección ocasional de ondas gravitacionales a una rama madura de la astronomía. Estas vibraciones de microsegundos ayudarán a la próxima generación de astrónomos a comprender mejor el funcionamiento interno del universo y los misterios recién descubiertos.
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