Jess McIver: "Las ondas gravitacionales nos permitirán retroceder en el tiempo hasta instantes después del Big Bang"

Se necesitaron miles de científicos, los instrumentos más sensibles que se han desarrollado nunca y décadas de investigación para que en septiembre del 2015 los físicos pudieran confirmar que, una vez más, Einstein tenía razón. Ese día se detectaron por primera vez ondas gravitacionales, ondulaciones del espacio-tiempo que llegan a la Tierra procedentes de los acontecimientos más violentos que se producen en el Universo, como explosiones y colisiones de objetos supermasivos. El premio Nobel de física había predicho su existencia en su Teoría General de la Relatividad, pero hasta ese momento, no se habían podido identificar.

Estas señales suponen nuevas ojos para adentrarse en los misterios del Universo y permiten observar fenómenos invisibles en los telescopios tradicionales, desde agujeros negros hasta estrellas de neutrones e incluso los primeros instantes después del Big Bang.

Invitados por el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE), ubicado en el campus de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), esta semana se han reunido en Barcelona cerca de un millar de investigadores de todo el planeta para compartir los últimos resultados y avances en ondas gravitacionales. Pertenecen a las tres colaboraciones más destacadas en este campo, la estadounidense LIGO, la europea Virgo y la japonesa KAGRA. Jess McIver (Schenectady, Nueva York, 1987) es astrofísica, investigadora en la Universidad de la Columbia Británica (Canadá) y portavoz de la colaboración LIGO.

¿Por qué investiga las ondas gravitacionales?

Porque me apasionan las historias. De niña leí una historia sobre una expedición cerca del polo Norte para estudiar las auroras boreales y me pareció fascinante poder entender esos fenómenos que han cautivado a los humanos miles de años. Aquello me llevó a estudiar física en la universidad, donde entré a través de un profesor de astronomía a investigar en un grupo relacionado con las ondas gravitacionales. Nunca había oído hablar de ello, pero cuanto más aprendía sobre ellas, más me parecía que eran algo realmente salvaje, inexplorado, nuevo. Y me enganchó. También sumó el hecho de que la comunidad científica detrás es maravillosa.

¿Qué historia cuentan las ondas gravitacionales distintas a otras áreas de la astronomía?

Son muy singulares y potentes porque, a diferencia de la luz, se propagan a través de la Tierra, del gas, del polvo, de las galaxias. Si somos capaces de construir detectores suficientemente sensibles, podremos detectar estas ondas viajando distancias realmente vastas, a miles de millones de años luz de distancia, y ser capaces de averiguar qué fenómeno las produjo. Con ellas, podremos retroceder en el tiempo e incluso llegar a instantes después del Big Bang. Y ahora empezamos a poder captar fuentes de esta señal que no emiten ninguna luz.

¿Cómo ahora?

Dos agujeros negros que se han fusionado, por ejemplo, uno de los fenómenos más energéticos del Universo. Hasta ahora eran invisibles a nuestros ojos, y las ondas gravitacionales nos los han revelado.

¿Qué son exactamente?

Pequeñas ondas en el tejido espacio-tiempo. Son extremadamente débiles y para poder captarlas aquí en la Tierra, se requieren instrumentos increíblemente precisos, como LIGO. También una colaboración de miles de científicos, repartidos por laboratorios y centros de investigación en todo el mundo, en más de 20 países.

¿Por qué son tan débiles?

Es necesario algún objeto con una masa parecida a la de una estrella, como dos agujeros negros rotando uno alrededor del otro hasta fusionarse, moviéndose, acelerándose, a una gran fracción de la velocidad de la luz, para producir una señal de que cuando llegue a la Tierra, estire y apriete el espacio-tiempo a medida que ocurre en el orden de un millar de veces menor que el diámetro de un protón.

¿Es por eso que¿ha sido necesario un siglo desde que Einstein las predijo para detectarlas?

Es que cuando Einstein desarrolló la Teoría General de la Relatividad, no previó los avances tecnológicos que se requieren para realizar estas medidas tan precisas, como los láseres, donde fue necesario un desarrollo gigante. Cuando empezamos a detectar ondas gravitacionales con LIGO, quizás captábamos una cada dos meses. Ahora captamos una cada dos días, y esto es gracias al desarrollo de la tecnología. Cada vez son más sensibles los detectores. Cabe pensar que, a diferencia de un telescopio, un detector de ondas gravitacionales puede oír casi todo el cielo. Y es por eso que la red, incluidos Virgo y también KAGRA, es tan importante porque es crucial tener cuantos más detectores mejor para poder localizar de dónde procede una fuente y por qué ahora estamos sintiendo muchas más.

¿Cómo contribuirá al estudio de las ondas gravitacionales la misión espacial LISA, de la Agencia Espacial Europea, prevista para 2035?

LISA será el primer observatorio de ondas gravitacionales en el espacio y nos permitirá ver longitudes de onda totalmente distintas a las señales que nos llegan. Por ejemplo, LISA será capaz de detectar la señal de dos agujeros negros que orbitan uno alrededor del otro mucho antes de que se fusionen y esta fusión sería visible en los detectores que tenemos en la Tierra, como Virgo y LIGO. LISA también nos ayudará a descubrir toda una nueva población de fenómenos que no pueden sentirse desde la Tierra, como enanas blancas y estrellas binarias en nuestra galaxia.

LIGO es de EE.UU., Virgo de Europa y KAGRA de Japón. ¿Competen o colaboran?

Debemos colaborar. Compartimos todos los datos y ahora estamos avanzando hacia fusionarnos y actuar como una organización. No es posible hacer ciencia revolucionaria, pionera, innovadora sólo. Es más, si somos capaces, juntos, de construir nuevos detectores y mejorar los que ya tenemos, seremos capaces de oír las primeras partes del Universo, ir más allá de lo que llamamos el amanecer cósmico, que es cuando se formaron las primeras estrellas. Lo más lejos que podemos ver utilizando sólo la luz es el fondo de microondas cósmico, el plasma del Universo temprano donde la luz se desplazaba de un sitio a otro y no se podía propagar de forma libre. Esta limitación va a desaparecer con las ondas gravitacionales.

¿Recuerda alguna de las preguntas científicas más difíciles a las que se ha tenido que enfrentar?

Una vez en una clase una niña brillante de siete años me preguntó qué pasaba al otro lado de un agujero negro, cuando lo atravesabas. Y me puso un ejemplo: ¿si lanzaba una tostadora de pan, cuando saliera por el otro lado sería capaz de tostar el pan todavía? Me dejó pensando en ellos días, sobre qué significa salir de un agujero negro, y qué implica ser el mismo objeto que eras antes si has sido desmontado.