El mundo de la ciencia y el de la física están frente a una revolución solo equiparable a la que significó la invención del telescopio por Galileo Galilei.

La técnica promete una transformación que permitirá estudiar el universo de una manera más completa.



Representación artística de la fusión de dos estrellas de neutrones.
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Primera pieza: la luz

El mundo de la ciencia y el de la física están frente a una revolución solo equiparable a la que significó la invención del telescopio por Galileo Galilei.

Ahora, la técnica de los multimensajeros promete una transformación que permitirá estudiar el universo ya no únicamente desde la luz que emiten los astros y que los telescopios detectan. Con los multimensajeros será posible conocer todo un repertorio de señales que llegan a la Tierra y cuya detección es posible gracias a la última generación de observatorios astronómicos.

Este ‘cisma’ en la ciencia empezó a consolidarse hace un par de semanas, cuando se anunció que más de 4.500 investigadores evidenciaron, por primera vez, la fusión de dos estrellas de neutrones, que generó un fenómeno conocido como kilonova. Según la revista ‘Nature’, el 17 de agosto de este año, el telescopio espacial Fermi captó una erupción de rayos gamma proveniente de una galaxia en la constelación de la Hidra, a 135 millones de años luz.

Seis minutos más tarde de esa alerta inicial, el observatorio Ligo confirmó el hallazgo a partir de las ondas gravitacionales que produjo. Otros centros científicos identificaron la explosión sideral. “Los multimensajeros nos permiten entender el cosmos a partir de tres ingredientes fundamentales: luz (en forma de fotones), partículas (o materia, como los rayos cósmicos) y las ondas gravitacionales, que son perturbaciones en el tejido espaciotemporal. Este es el escenario en el que ocurrió el descubrimiento de la kilonova”, explica Luis Núñez, profesor de la Escuela de Física de la Universidad Industrial de Santander, institución miembro del Observatorio Pierre Auger, que participó en la detección de la kilonova.

Según el académico, con la inclusión de la materia y de las ondas gravitacionales en la ecuación se empieza a “completar el rompecabezas de la observación del universo”.

Segunda pieza: la materia

Núñez destaca que no se trata de un fenómeno nuevo. Ya en 1987 se había dado un primer paso hacia la consolidación de los multimensajeros con la detección de la primera supernova, el estallido que cierra la agonía y muerte de las estrellas. Entonces, Ian K. Shelton, astrónomo del observatorio de Las Campanas, en Chile, observó un punto brillante en una fotografía que acababa de tomar a una región de la Gran Nube de Magallanes, una de las dos galaxias vecinas de la Vía Láctea.

“Shelton notó que ese punto no estaba allí la noche anterior y era lo suficientemente intenso como para poder verse a simple vista. Entonces comprobó que allí estaba. Shelton fue testigo del estallido de Sanduleak-69° 202, una estrella gigante de la constelación de la Tarántula; fue la primera supernova observada a simple vista desde la invención del telescopio”, dice Núñez.

“A finales de los 80 –narra el experto–, varias simulaciones computacionales competían para modelar las supernovas y, en ese escenario, una emisión de neutrinos, esas escurridizas partículas con una muy leve interacción con la materia, jugaba un papel importante, pues señalaba el momento del rebote del colapso, justo antes del fogonazo inicial de la explosión que marca el último suspiro de una estrella”.

Precisamente, entre dos y tres horas antes de haberse visto la supernova, tres instrumentos diseñados para detectar neutrinos registraron por primera vez unos (anti)neutrinos asociados con un evento astrofísico. “Sin saberlo asistíamos al nacimiento de lo que llamamos astronomía de multimensajeros”, indica Núñez.
Tercera pieza: ondas gravitacionales

Treinta años después, cuando el Comité del Nobel anunció su galardón en la categoría de Física para 2017, la comunidad científica no se sorprendió. Desde que en 2015 fue confirmada la primera detección de las ondas gravitacionales, se esperaba que sus responsables en los observatorios Ligo Y Virgo, en EE. UU., obtuvieran el reconocimiento por confirmar una de las predicciones más sorprendentes de Albert Einstein.

Milton Ruiz, astrofísico relativista, explica que las ondas gravitacionales son las tenues alteraciones en el entramado que conforman el espacio y el tiempo y que son causadas por cataclismos cósmicos, como las fusiones de estrellas de neutrones, las colisiones entre agujeros negros y de ambos tipos de estructuras.

“Las ondas gravitacionales son el tercer elemento que faltaba para completar la metodología de multimensajeros, pues brindan la posibilidad de ‘sentir’ los sucesos astronómicos de gran magnitud. Gracias a ellas podemos saber qué hay en parches gigantes del espacio ”, afirma el experto.

Y continúa: “En los lugares en los que antes veíamos un espacio negro, ahora detectamos objetos compactos como los agujeros negros y las estrellas de neutrones, los cuales vivieron hace mucho tiempo, y, como están tan lejos, sus mensajeros tardan mucho en llegar”, asegura Ruiz, y añade que esta técnica permite, además, describir dichos objetos. En el caso de la kilonova, los científicos lograron deducir la masa de las dos estrellas por medio de la información provista por sus ondas gravitacionales.
La última pieza

No todo está dicho sobre los multimensajeros. Algunos científicos creen que el siguiente paso será sumar al rompecabezas una pieza más enigmática: la materia oscura, una sustancia que tiene gravedad pero que no emite luz.

“Han salido dos artículos que muestran cómo la detección de ondas gravitacionales y electromagnéticas de la fusión de las dos estrellas de neutrones provee información para descartar algunas posibilidades que explican lo que es la materia oscura”, asegura el cosmólogo Andrés Plazas Malagón.

De acuerdo con él, la teoría de la relatividad general de Einstein predice que la velocidad de la luz y la de las ondas gravitacionales son iguales. Sin embargo, aclara, con el evento mencionado se determinó que las dos velocidades no son exactas, sino prácticamente iguales.

“Con la materia oscura pasa que algunos científicos proponen que no se necesita postularla, sino que basta con cambiar o modificar la teoría de la gravedad para explicar las observaciones que la hipótesis de materia oscura explica”, señala Plazas.

El problema, según él, es que estas modificaciones predicen que la diferencia entre el tiempo de llegada de las ondas gravitacionales y de las ondas de luz debería ser mucho más grande que la observada tras la kilonova.

Aunque los multimensajeros han significado un importante paso hacia la respuesta de preguntas fundamentales de la astrofísica y la cosmología, aún les queda un camino por recorrer. “Esta primera observación de multimensajeros abre muchas preguntas. Todo lo que está sucediendo es dramático, porque nos damos cuenta de que el terreno sólido en el que pisábamos ahora es arena movediza. Nuestra labor será seguir intentando resolver estas preguntas, pero ahora con los multimensajeros”, sostiene el astrofísico relativista Jorge Rueda.

NICOLÁS BUSTAMANTE HERNÁNDEZ

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