1. Una nueva era en la Astrofísica

El descubrimiento del año es, según Science,la detección de ondas gravitacionales procedentes de la fusión de dos estrellas de neutrones. La historia de este importante avance se remonta, como mínimo, a 2016, cuando se logró la primera detección directa de ondas gravitacionales. Estas son unas perturbaciones predichas por la Relatividad de Einstein, e insinuadas experimentalmente en 1978, que recorren el espacio-tiempo a la velocidad de la luz y que se generan cuando masas muy importantes giran a gran velocidad. Al igual que una piedra arrojada sobre un estanque genera ondas, la masa acelerada a grandes velocidades perturba el espacio-tiempo y genera unas distorsiones que pueden ser detectadas lejos de la fuente.

De hecho, 2016 fue el año en que, después de décadas de trabajo, el observatorio de ondas gravitacionales por interferometría de láser (LIGO) fue capaz de medir un ínfimo cambio en el espacio-tiempo en la Tierra provocado por la fusión de dos agujeros negros estelares lejanos.

Representación de las ondas gravitacionales generadas en la fusión de agujeros negros - LIGO

Por entonces, muchos científicos pronosticaron que se acababa de inaugurar una nueva era en la Astrofísica en la que iba a ser posible usar un «nuevo sentido» para asomarse al Universo: desde aquel momento, no solo se podía observar la radiación electromagnética procedente de estrellas o galaxias, aparte de medir la llegada de ciertas partículas, también se iba a poder «escuchar» la huella gravitacional de ciertos eventos poco conocidos o que resultan inaccesibles para los telescopios convencionales. Así, y ya entrado 2017, LIGO, y su contraparte europea, Virgo, colaboraron en la detección de hasta cuatro eventos de fusión de agujeros negros. Estas enormes masas, que atrapan la luz y que no la dejan salir a partir de un horizonte de sucesos, a veces viven en parejas y se fusionan, acercándose y acelerando a velocidades relativistas hasta generar auténticos «rugidos» que llegan a la Tierra en forma de ondas gravitacionales. Poder «escuchar» estos «sonidos» es un modo de comprobar si se cumple lo predicho por la Relatividad y de averiguar nuevas cosas sobre la materia y el Universo.

Pero lo mejor estaba por llegar, porque solo un año después de la primera detección de ondas gravitacionales iba a llegar el momento de la consolidación de la nueva Astrofísica que estudia este fenómeno. En primer lugar, porque las figuras clave que permitieron su detección directa, Barry Barish, Kip Thorne y Rainer Weiss, recibieron el Premio Nobel de Física. Aunque no se puede saber si la Real Academia Sueca de las Ciencias lo tuvo en cuenta, por entonces era un secreto a voces que astrónomos de todo el mundo acababan de hacer una observación alucinante en el campo de las ondas gravitacionales.

El evento astrofísico más observado

Hasta aquel momento se había captado las ondas gravitacionales procedentes de agujeros negros, pero estos objetos, por definición, se caracterizan por no dejar escapar a la luz y por resultar invisibles para los telescopios. Así que, los científicos se preguntaba qué supondría poder captar las ondas gravitacionales de algo que sí se pudiera observar: ¿Cuántas cosas se podrían descubrir sobre el Universo al usar a la vez la «vista» y el «oído»? La respuesta llegó a partir del 17 de agosto de 2017. LIGO y Virgo detectaron una posible señal de ondas gravitacionales. Dos segundos después, el telescopio espacial Fermi, de la NASA, captó un estallido de rayos gamma, una potente emisión de energía cuyo origen es desconocido pero que se sospecha que se origina en la fusión de estrellas de neutrones. Los sistemas automáticos de alerta respondieron, y en cuestión de minutos pusieron en alerta a astrónomos de todo el mundo. Gracias a esto, este fenómeno se convirtió en el evento astrofísico más estudiado de la historia: 70 observatorios del globo y 3.674 científicos de 953 instituciones lo observaron.

Con el paso de las horas y los días, el evento de fusión, conocido como GW170817 y situado a 130 años luz de distancia, hizo llegar a la Tierra radiación electromagnética de muchas longitudes de onda (visible, gamma, ultravioleta o radio), lo que permitió estudiarlo con gran detalle. Esto inauguró la Astrofísica de múltiples mensajeros, una nueva disciplina de la ciencia que se encarga de observar el Universo a través de telescopios y «escuchar» a través de ondas gravitacionales. Gracias a esta importante observación, se hicieron varios avances que seguirán alimentando investigaciones durante los próximos años: se reforzó la hipótesis de que los estallidos breves de rayos gamma se originan en estrellas de neutrones, se mejoró el modelo de las kilonovas, la comprensión sobre el proceso r, un conjunto de reacciones nucleares que generan átomos más pesados que el hierro (como el oro) en el Universo, y se volvieron a confirmar las predicciones de la Relatividad de Einstein, entre otras cosas.

Los próximos años verán cómo los detectores LIGO y Virgo cooperan para observar más eventos de este tipo y otros distintos, como la fusión de estrellas de neutrones con agujeros negros, púlsares o explosiones de supernovas, o quizás incluso algunos totalmente desconocidos. Además, pasado un tiempo podrán hacerlo con más precisión, lo que permitirá comprender mejor, por ejemplo, cómo son los agujeros negros o las estrellas de neutrones. En unas décadas, es posible que se ponga en órbita un observatorio espacial de ondas gravitacionales, que permitiría «escuchar» las perturbaciones procedentes de los agujeros negros supermasivos del centro de las galaxias, o quizás los ecos gravitacionales procedentes de las etapas en las que el Universo era más joven. El horizonte parece muy prometedor. Por ahora resulta imposible predecir adónde llegará todo esto.