El descubrimiento abre una nueva era en la astronomía

(Dan Tri) - Hace diez años, los científicos escucharon el sonido del universo por primera vez. Este descubrimiento confirmó una importante predicción de Einstein y abrió una nueva era en la astronomía.

Izquierda: el físico Albert Einstein, derecha: el Sr. Carl Knox, especialista en tecnología creativa y visualización científica , Universidad Tecnológica de Swinburne, Australia.

Ese fue el primer descubrimiento de las ondas gravitacionales. Confirmó una predicción clave de la teoría general de la relatividad de Einstein. Ahora, un nuevo descubrimiento de ondas gravitacionales ha verificado una teoría de Stephen Hawking, otro "gigante" en el campo de la astronomía.

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Las ondas gravitacionales son "ondulaciones" en el tejido del espacio-tiempo que viajan a la velocidad de la luz. Son creadas por objetos masivos acelerados extremadamente rápido, como la colisión de agujeros negros o la fusión de remanentes estelares masivos llamados estrellas de neutrones.

Estas ondas que se propagan a través del universo fueron observadas directamente por primera vez el 14 de septiembre de 2015 por dos detectores del Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferometría Láser (LIGO) en Estados Unidos.

Esa primera señal, llamada GW150914, provino de la colisión de dos agujeros negros, cada uno con más de 30 veces la masa del Sol y a más de mil millones de años luz de la Tierra.

Esta fue la primera evidencia directa de ondas gravitacionales, como lo había predicho la teoría de la relatividad de Einstein cien años antes. Por este descubrimiento, los científicos Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne recibieron el Premio Nobel de Física 2017.

La simulación muestra ondas gravitacionales creadas por dos agujeros negros que orbitan uno alrededor del otro ( Video : MPI).

Cientos de señales en menos de una década

Desde 2015, LIGO ha observado más de 300 ondas gravitacionales, junto con los detectores italiano Virgo y japonés KAGRA.

Hace apenas unas semanas, la colaboración internacional LIGO/Virgo/KAGRA anunció los últimos resultados de su cuarta observación, más del doble del número de ondas gravitacionales conocidas.

Diez años después del primer descubrimiento, una colaboración internacional que incluye a científicos australianos del Centro para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales del Consejo de Investigación Australiano (OzGrav) ha anunciado recientemente una nueva señal de onda gravitacional, GW250114.

Esta señal es una copia casi perfecta de la primera señal de onda gravitacional, codificada GW150914.

Onda gravitacional observada GW250114 (LVK 2025). Los datos observacionales se muestran en gris claro. La curva azul suave representa el modelo teórico de forma de onda con mejor ajuste, que muestra una excelente concordancia con la señal observada.

La colisión de agujeros negros que produjo GW250114 tiene propiedades físicas muy similares a las de GW150914. Sin embargo, gracias a las importantes mejoras en los detectores de ondas gravitacionales durante la última década, la nueva señal se observó con mucha más claridad (casi cuatro veces más intensa que la de GW150914).

Lo interesante es que nos permite poner a prueba las ideas de otro físico pionero: Stephen Hawking.

Hawking también tenía razón.

Hace más de 50 años, los físicos Stephen Hawking y Jacob Bekenstein formularon un conjunto de leyes que describen los agujeros negros.

La segunda ley de Hawking sobre la mecánica de los agujeros negros, también conocida como teorema del área de Hawking, establece que el área del horizonte de sucesos de un agujero negro siempre debe aumentar. En otras palabras, los agujeros negros no pueden colapsar.

Mientras tanto, Bekenstein demostró que el área de un agujero negro está directamente relacionada con su entropía (o desorden). La segunda ley de la termodinámica nos dice que la entropía siempre debe aumentar: el universo se vuelve cada vez más desordenado. Dado que la entropía de un agujero negro también debe aumentar con el tiempo, esto nos indica que su área también debe aumentar.

¿Cómo podemos comprobar estas ideas? Resulta que las colisiones entre agujeros negros son la herramienta perfecta. La precisión de la nueva medición permite a los científicos realizar la prueba más precisa del teorema del área de Hawking hasta la fecha.

Experimentos previos utilizando la primera detección, GW15091, sugirieron que la señal era consistente con la ley de Hawking, pero no pudieron confirmarlo con certeza.

Los agujeros negros son objetos sorprendentemente simples. El área de su horizonte depende de su masa y rotación, los únicos parámetros necesarios para describir un agujero negro astronómico. A su vez, la masa y la rotación determinan la forma de las ondas gravitacionales.

Al medir por separado las masas y los giros del par de agujeros negros entrantes, y compararlos con la masa y el giro del agujero negro final que quedó después de la colisión, los científicos pudieron comparar el área de los dos agujeros negros individuales en colisión con el área del agujero negro final.

Los datos muestran un excelente acuerdo con la predicción teórica de que el área debería aumentar, lo que respalda firmemente la ley de Hawking.

Las futuras observaciones de ondas gravitacionales nos permitirán probar teorías científicas más exóticas y tal vez incluso investigar la naturaleza de los componentes faltantes del universo: la materia oscura y la energía oscura.

Fuente: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-mo-ra-ky-nguyen-moi-trong-thien-van-hoc-20250930235223429.htm