Hace 3.000 millones de años, dos agujeros negros, uno con una masa de 19 veces la del Sol y el otro 32 soles más masivo, colisionaron entre sí y dieron lugar a un inmenso agujero negro que, en una esfera de apenas 280 km de diámetro (el Sol tiene unos 1.400.000 km), concentraba 49 veces más masa que la de la estrella que adorna nuestro cielo diurno.

El violento choque liberó grandes cantidades de energía y provocó ondas gravitacionales. Si bien desde que Albert Einstein publicó su teoría de la relatividad general se supone que las ondas gravitacionales deberían ser algo común en el universo, la producida por el choque de estos dos agujeros negros fue y siempre será especial: es la tercera y la más lejana detectada —hasta ahora— por la humanidad.

Eso fue posible mediante LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), un proyecto que involucra a miles de científicos y a dos detectores de alta precisión ubicados en puntos apartados de Estados Unidos, operados por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y Caltech (Instituto de Tecnología de California). Los detectores de LIGO son unos aparatos extremadamente sensibles: el oleaje, un camión o el trote de un caballo inciden en el tiempo que un haz de luz de láser recorre cada uno de los dos brazos de 4 km llenos de vacío. Por eso se necesitan dos: las mediciones se comparan para eliminar los ruidos registrados en la cercanía de cada uno. Las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz, por tanto, con la calibración adecuada deberían provocar una medición similar y simultánea en los dos observatorios. Y eso fue lo que sucedió el 4 de enero de este año y se dio a conocer ahora.

Jugando en primera

Maximiliano Isi tiene apenas 25 años. Es uno de los 1.000 científicos que trabajan en LIGO. Que sea uruguayo no es tan sorprendente como el objetivo que se ha planteado: “Me interesa usar las ondas gravitacionales para testear la teoría general de la relatividad de Einstein”, dice en la página web que LIGO tiene de él.

Más de uno podrá pensar en la insolencia de que un mocoso de 25 años trate de encontrarle errores a una de las mentes más brillantes de todos los tiempos. Pero en la ciencia su osadía es premiada. Y su humildad es más apabullante que el hecho de que podamos registrar ondas gravitatorias generadas a millones de años luz: “Siento admiración por el intelecto humano de una persona que hace 100 años, a partir de conceptos básicos y observaciones realizadas en la Tierra, en un ambiente totalmente diferente al de los agujeros negros, pudo concebir esa teoría que nos permite contar historias que se extienden hasta estos extremos recónditos de la realidad física”, dice Maximiliano desde Caltech. Pero como la ciencia es una creación colectiva, enseguida agrega que también admira a toda la gente que aportó llevando a la teoría a su estado actual.

Sin embargo, a diferencia de otros tipos de conocimientos, el científico implica que por más respetado que sea el trabajo de Einstein, siempre está a prueba. “El objetivo principal de la ciencia es progresar. Y para progresar y tener mejores ideas, es útil saber en qué lugar estamos equivocados”, dice Maximiliano. Y remata: “Lo mejor que le puede pasar a un físico es encontrar un desacuerdo entre lo que dice la teoría y lo que observa. Ese es el momento más emocionante y más fértil de la ciencia, el que nos da una pista para mejorar el entendimiento del mundo”. Isi es cauto: “Si bien hay razones teóricas muy fuertes para pensar que en algún momento la teoría de Einstein debe fallar, no sabemos cómo. Seguro no será a la escala en la que trabajamos en LIGO”.

Por ahora Einstein puede estar tranquilo: “Ninguna de las mediciones que hemos hecho nos permitirían decir que hay una violación de lo que su teoría predice”, asegura Maximiliano. Y si bien el titular “Joven uruguayo demuestra que Einstein se equivocaba” debe ser descartado, desaprovechar el contacto con alguien que habla con la claridad de nuestro compatriota sobre fenómenos tan complejos sería más tonto que afirmar que es el Sol el que gira alrededor de la Tierra, o que la homeopatía cura debido a alguna otra razón que no sea el efecto placebo. Así que continúo abusando de su paciencia.

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Desde que Einstein publicó sus teorías, se acepta que la materia genera alteraciones en el espacio-tiempo. Maximiliano acude a mi auxilio y explica: “Cualquier configuración de materia asimétrica que está acelerada produce ondas gravitacionales, que se pueden entender como perturbaciones en la curvatura del espacio-tiempo”. Y enseguida recurre a un ejemplo didáctico: “Si uno agita su puño lo suficientemente rápido, va a generar ondas gravitacionales. El tema es que el espacio-tiempo es duro. Es fácil hacer ondas al sacudir una sábana, pero si querés hacerlas golpeando una mesa de madera te va a ofrecer más resistencia. El espacio-tiempo requiere objetos extremadamente densos moviéndose a velocidades cercanas a la de la luz para producir ondas gravitatorias que lo perturben de tal manera que esa perturbación tenga una amplitud que podamos detectar con nuestros instrumentos”. Y entonces se comprende no sólo la importancia de LIGO, sino también por qué las ondas gravitatorias que se detectaron implican la colisión de agujeros negros.

“Estos dos agujeros negros moviéndose generaban ondas gravitacionales”, dice Maximiliano. “Pero a medida que se van acercando uno al otro, van perdiendo energía por esta radiación gravitacional y, a medida que pierden energía, la distancia entre los dos cuerpos disminuye, y sus nuevas órbitas los hacen ir cada vez más rápido. Y al ir más rápido, emiten más ondas gravitacionales, pierden más energía, se acercan más y el proceso termina con el choque de los dos. Al chocar forman un agujero negro final que empieza a vibrar”, dice entusiasmado describiendo el accidente cósmico. Como pasa con el sonido de una campana que acaba de ser tocada, la onda generada por la colisión que crea el agujero negro masivo se va apagando. “Pero lo que nosotros medimos es sólo menos del tercio del segundo final de esa historia que empezó hace millones de años, ese breve instante en que los vimos acercarse, colisionar y formar el agujero negro final”.

Yendo a donde jamás nadie ha llegado antes

Captar ondas gravitacionales es una hazaña. Maximiliano dice que más allá de lo extremadamente exótico y fascinante que es observar choques de agujeros negros sucedidos hace miles de millones de años, “el aparato en sí es increíble, permite medir un desplazamiento que es 1.000 veces más pequeño que el tamaño del núcleo de un átomo. Es una magnitud tan pequeña que siquiera la puedo imaginar”. LIGO es el resultado del trabajo de 50 años de muchos científicos, ingenieros y gente talentosa. “Yo sólo estoy acá desde hace dos años. Soy afortunado de participar en esta aventura”, reconoce, pero no se deja encandilar: “Estamos abriendo una ventana, estamos empezando a hacer astronomía con estas ondas gravitacionales, estamos empezando a explorar nuevos aspectos del universo y de cómo funciona el mundo. Esto es sólo el comienzo”.