Nota del editor: Este es el tercer artículo de una serie de cinco reportajes sobre grandes instalaciones científicas que se encuentran en construcción en América Latina. Ayer publicamos sobre los dos nuevos telescopios que se instalarán en el desierto de Chile. Lea mañana sobre el poderoso sincrotrón que se construye en Brasil.

En la mente de un puñado de físicos de América Latina está el sueño de poder medir las ondas gravitacionales desde este continente. Se trata de un deseo muy caro porque costaría cerca de $100 millones USD.

Con ese monto, parece que solo está al alcance de las potencias del primer mundo. De hecho los únicos interferómetros para detectar ondas gravitacionales están en EE.UU. y Europa. Pero Carlos Kozameh, investigador del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conicet) de Argentina, está tratando de sumar voluntades y billeteras de la región para cumplir el sueño.

“Servirá para ganar un premio Nobel, si alguna vez se detectan las ondas gravitacionales”, dispara Kozameh, quien es colaborador del proyecto Ligo, el interferómetro para ondas gravitacionales de EE.UU.

Las ondas gravitacionales son arrugas en la matriz espacio-tiempo del universo. “Son provocadas por movimientos de masas estelares muy compactas, como agujeros negros colisionando o estrellas que explotan. Al hacerlo, estos objetos monstruosos por su peso, pero muy pequeños por lo compacto, mueven el tejido del espacio-tiempo”, explica el argentino Mario Díaz, director del Observatorio de Astronomía de Ondas Gravitacionales de la Universidad de Texas, EE.UU.

El resultado de estas sacudidas son las ondas gravitacionales, muy diferentes a las ondas electromagnéticas que detectan los telescopios convencionales. “En la actualidad la astronomía solo usa un sentido, la vista, a partir de los telescopios comunes que pueden detectar la luz (visible, infrarroja y otras del espectro) emitida por los objetos. Los detectores de ondas gravitacionales perciben el sonido de los objetos”, define Kozameh.

Y explica que detectar ondas gravitacionales sería la única manera para poder estudiar los agujeros negros, los cuales, por definición, no se pueden ver.

El problema es que la gravedad es la fuerza más débil de la física, con lo cual se necesitan detectores muy precisos. Si las ondas gravitacionales son el sonido del universo, entonces los científicos deben construir micrófonos para escuchar susurros a años luz de distancia. Una onda gravitacional fuerte apenas sería capaz de producir un desplazamiento de 10-18 metros, esto es, una distancia mil veces más pequeña que el diámetro de un protón.

¿Cómo se miden?

El proyecto Ligo, de EE.UU., es capaz de medir esta diferencia de distancia con tecnología láser. Ligo es un túnel en forma de “L”, con brazos de 4 kilómetros. Desde el vértice de esta “L” se emiten dos rayos en simultáneo hacia cada extremo donde hay espejos. Allí rebotan y regresan.

Si no hay ondas gravitacionales, los rayos deben volver al mismo punto y al mismo tiempo. Pero si las ondas gravitacionales deformaron la matriz espacio-tiempo, ocurrirá un pequeño salto.

El problema es que por su alta sensibilidad este interferómetro láser debe estar aislado de cualquier vibración del mundo, desde el viento hasta un terremoto. Kozameh y el grupo argentino colaboraron en el desarrollo de un software para procesar rápidamente las ondas captadas por el interferómetro y poder descartar el ruido.

Detalle del láser del interferómetro Ligo de EE.UU. / Fotografía cortesía de Ligo

Dos proyectos en marcha

En América Latina ya se están construyendo detectores de ondas gravitacionales, aunque no son interferómetros. Investigadores de Brasil están desarrollando la antena Schenberg.

“Es una antena esférica que captará la energía de las ondas gravitacionales y convertirá estos ‘gravitones’ en ‘fonones’ al comenzar a oscilar y luego en fotones de microondas a través de transductores. En un interferómetro las ondas se detectan por una diferencia en la intensidad de la luz del láser”, compara Odylio Aguiar, jefe del proyecto radicado en el Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales de Brasil (Inpe, por sus siglas en portugués).

Aguiar explica que la antena todavía está en desarrollo para lograr la precisión necesaria en este tipo de detecciones.  “Sería excelente que América Latina también contara con un interferómetro. Lo ideal sería uno que estuviera bajo tierra para que no quede obsoleto cuando se termine de construir. Son los interferómetros de cuarta generación, como el Kagra de Japón”, comenta.

En tanto, en la Puna argentina se está construyendo el Observatorio Austral Robótico de Transitorios (Toros, por sus siglas en inglés). Su misión será detectar las potentes colisiones de objetos masivos. En sus señales lumínicas se podrían descubrir indirectamente las ondas gravitacionales.

Toros pertenece al Observatorio Astronómico de Córdoba (OAC) y a la Universidad de Texas Brownsville (EE.UU.). Utilizará un telescopio de 16 pulgadas de diámetro, una cámara CCD para tomar fotografías y un sistema de filtros. Como no se sabe dónde puede ocurrir ese destello, Toros será un centinela de una gran porción del cielo. En caso de alerta, deberá enfocarse en una región específica del cielo.

Sitio y cúpula en la Puna argentina donde se instalará el telescopio Toros. Está ubicado a 4.600 metros de altura. Crédito: unciencia.unc.edu.ar

Hacia el interferómetro propio

“En su momento estuvo la idea de traer uno de los tres proyectos Ligo a Argentina, pero se consideró que era demasiado caro. También estuvo la idea de sumar a Brasil, pero los costos eran igualmente altos”, comenta Kozameh, quien ahora ve con buenos ojos al detector japonés Kagra, el cual tiene costos más bajos.

Dos observatorios Ligo se instalaron en EE.UU. (en los estados de Washington y Luisiana) y se estudia construir un tercero en la India. En Italia hay un proyecto similar llamado Virgo.

El equipamiento estadounidense cuesta $300 millones USD e iba a ser aportado por ese país. Sin embargo, Argentina y Brasil debían aportar otros $180 millones USD para las instalaciones complementarias.

“Pero el proyecto japonés cuesta $100 millones USD y tiene menores costos operativos. Estamos armando una propuesta con colegas de Brasil, el único país además de Argentina con recursos humanos capacitados en esta área”, comenta Kozameh.

Díaz entiende que sería un proyecto muy importante para América Latina porque permitiría investigar en un campo científico de avanzada y además desarrollar tecnología de punta en láser y óptica no lineal.

“El destino final del cosmos está determinado por la gravedad. Descubrir las ondas gravitacionales y desarrollar capacidad para observarlas va abrir una nueva ventana al universo”, comenta Díaz.