Para los que vivimos, o hemos vivido, en la zona andina los terremotos son familiares. Sabemos que se generan por los movimientos de la corteza terrestre.
A pesar de los destrozos que pueden causar, los terremotos son muy útiles para poder entender cómo es el interior de la tierra. Los terremotos producen vibraciones, ondas sísmicas, que viajan a través de tierra. Analizando la transmisión de estas ondas se puede explorar el interior del planeta.
Quizás un poco menos familiares sean los "solemotos". Un solemoto es un movimiento, o una vibración, en la superficie del sol. Estas se producen por la misma razón que en la tierra.
En ambos casos la fuente de energía es el calor generado en el interior. Este calor produce movimientos dentro de la tierra o del sol. Es algo similar a lo que ocurre cuando ponemos una olla con agua sobre el fuego. El agua comienza a circular y moverse dentro de la olla.
En el caso del sol, estas vibraciones nos dan información sobre el interior del sol. Sorprendentemente gracias a los solemotos, podemos entender mejor el interior de la estrella.
Ondas gravitacionales
Seguramente no han escuchado hablar de los espaciomotos. De hecho, es una palabra que acabo de inventar para describir vibraciones en el espacio-tiempo. El nombre más convencional para estas vibraciones es "ondas gravitacionales".
Pero veremos que son similares a los terremotos. El hecho de que el espacio-tiempo vacío pueda vibrar, o transmitir ondas gravitacionales, es una de las predicciones de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein.
¿Qué es ésta teoría?
Es la teoría que el Premio Nobel propuso para describir la gravedad. La idea es que la gravedad tiene que ver con la deformación de la geometría del espacio tiempo.
La materia deforma al espacio tiempo y el espacio tiempo le dice a la materia cómo se debe mover. Hablamos de espacio y tiempo como un conjunto ya que ambos se deforman.
Por ejemplo, la presencia de la tierra deforma el flujo del tiempo. Por lo tanto, un reloj en la superficie de la tierra anda un poco más despacio que uno lejos de la tierra.
Es un efecto pequeño, de una parte en mil millones, pero que se puede medir con relojes muy precisos. De hecho, para que un aparato de posicionamiento global (GPS) funcione correctamente, hay que tener este efecto en cuenta, ya que el tiempo fluye distinto para relojes que están en los satélites que mandan las señales de GPS.
Dos puntos de vista
La deformación del espacio tiempo inducida por un objeto se extiende a través del espacio vacío alrededor del objeto. Es como cuando uno pone una bola pesada en una membrana. La membrana se deforma aún lejos de la bola. Es esta pequeña deformación la que da lugar a la gravedad generada por un objeto lejano. Cuando estamos lejos del objeto, esta gravedad se reduce a la que Isaac Newton propuso.
Según la teoría del matemático inglés la fuerza de la gravedad se transmite en forma instantánea. La teoría de Einstein se basa en que hay una velocidad máxima para la transmisión de señales, que es la velocidad de la luz.
Por lo tanto, en la teoría del físico alemán, las señales se propagan a la velocidad de la luz. Si uno moviera el sol, la fuerza gravitatoria que se observa en la tierra sería la misma por 8 minutos, que es el tiempo que tarda la luz en llegar desde el sol.
La información sobre el movimiento del sol se transmitiría por medio de estas ondas gravitatorias. Por supuesto, es difícil mover al sol en forma significativa.
El sol se mueve debido al movimiento de los planetas y este movimiento genera ondas gravitatorias, pero son muy débiles y no las podemos detectar.
Sin embargo, hay lugares del universo donde ocurren fenómenos muy violentos, como la colisión de dos estrellas.
De estrellas y neutrones
Un caso interesante es el de las estrellas de neutrones. Estas son estrellas en donde los átomos de las estrellas colapsaron en neutrones. En otras palabras, los núcleos de los átomos se combinaron con los electrones para formar neutrones. Dado su peso, son objetos muy pequeños. Por ejemplo, si el sol se convirtiera en una estrella de neutrones su tamaño disminuiría alrededor de un millón de veces. Para una estrella de neutrones la deformación del espacio-tiempo es muy significativa.
Por ejemplo, un reloj en su superficie funcionaría 30% más despacio que uno lejos. Como el espacio-tiempo está muy deformado a su alrededor, cuando dos de estas estrellas chocan entre sí, se produce una gran deformación del espacio tiempo que varía rápidamente en el tiempo.
Esto produce las ondas gravitatorias. Así como un terremoto se produce cuando dos placas geológicas se mueven, las ondas gravitatorias, o espacio-motos, se producen cuando dos objetos muy masivos y muy compactos chocan.
Las ondas de los terremotos se propagan a través de la materia. Las ondas gravitatorias no necesitan materia para propagarse, se propagan en el vacío.
Choque de estrellas
Durante muchos años se habían tratado de detectar estas ondas gravitatorias. Esto se hace con aparatos muy sensibles a las pequeñas vibraciones del espacio tiempo. Curiosamente, algo muy importante es lograr aislar a este aparato de las vibraciones de los terremotos que también hacen mover al aparato.
Para esto se colocaron varios aparatos separados por miles de kilómetros de distancia. Finalmente en 2015 se produjo la primera detección de ondas gravitatorias.
Y en 2017, la primera detección de un choque de estrellas de neutrones. Un dato interesante es que una de las científicas que participa de este proyecto es Gabriela González (53), que es una argentina de Córdoba. ¿Para qué sirven estas observaciones? Primero, nos dan una confirmación sobre la existencia de ondas gravitatorias, que son un elemento central de la teoría de Einstein.
Pero, en forma más importante, nos dan una nueva forma de estudiar el universo. Así como los terremotos nos permiten estudiar el interior de la tierra, adonde no podemos acceder de ninguna otra forma, también las ondas gravitatorias, o espacio-motos, nos permiten ver objetos o procesos que no podemos ver de otra forma.
Estas colisiones ocurren muy lejos, y por lo tanto, estas ondas viajan a través de una región grande del espacio, lo cual nos permite examinar la forma en que espacio-tiempo se está expandiendo.
El oro y su origen
Finalmente no puedo resistir mencionar que se cree que muchos elementos químicos, entre ellos el oro, se produjeron en estas colisiones de estrellas de neutrones.
Así que la próxima vez que veamos algo de oro, no nos impresionemos por el precio, sino por la forma en que se originó.
La colisión que generó el oro que tenemos ahora aquí en la tierra ocurrió antes de que se formara la tierra, hace más de 5 mil millones de años, y debe haber generado un gran espacio-moto.
