Ya en febrero de este año, el mundo celebraba que los físicos finalmente habían detectado las ondas gravitacionales – esas pequeñas ondulaciones en el espacio-tiempo predichas por Albert Einstein hace un siglo.

Ahora un equipo de físicos ha sugerido que estas ondas no pueden ser simplemente ocurrencias de corta duración. Ellos creen que están permanentemente alterando el tejido del espacio.

Aún más impresionante – los investigadores creen que podrían haber hecho encontrado una forma de detectar estos cambios permanentes en el espacio-tiempo, también conocida como memoria de ondas gravitacionales.

«Durante muchos años, la gente simplemente se concentró en lograr la primera detección de ondas gravitacionales», dijo el investigador principal Paul Lasky en el nuevo proyecto de la Universidad de Monash en Australia, a PBS.org

«Una vez lograda la primera detección, nuestras mentes se han centrado en el enorme potencial de este nuevo campo.»

Las ondas gravitacionales son pequeñas fluctuaciones en el espacio-tiempo que se producen cada vez que un objeto con masa se mueve, al igual que las ondas se desplazan a cabo después de que un guijarro cae en un lago.

Ellas fueron predichas por primera vez por la Teoría de la Relatividad General de Einstein, pero son tan minúsculas que nunca habían sido capaces de ser detectadas.

Hasta este año, cuando fueron capaces de medirla, las ondas gravitacionales se habían originado a partir de uno de los eventos más violentos del Universo: la fusión de dos agujeros negros.

Crédito: LIGO

Las ondulaciones que el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) recogió en febrero de este año fueron alrededor de una mil millonésima parte del diámetro de un átomo.

Entonces, ¿cómo podrían estos pequeños eventos cambios hacer cambios permanentes en el espacio-tiempo? Y ¿qué significaría para el Universo?

La idea de la memoria de ondas gravitacionales fue predicha por primera vez por los científicos rusos en 1974, pero ya que nadie había confirmado la existencia de las ondas gravitacionales en aquel entonces, pasó casi desapercibida.

Pero después de la detección de LIGO en febrero y de nuevo en junio, Lasky y su equipo revisaron la idea.

Para explicar la memoria de las ondas gravitacionales, Lasky utiliza el ejemplo de dos agujeros negros que orbitan entre sí antes para finalmente fusionarse, y dos astronautas a la deriva uno al lado del otro en órbita alrededor de este sistema binario de agujeros negros.

Los astronautas se separan inicialmente el uno del otro por ejemplo, 10 metros. Los agujeros negros en espiral liberan ondas gravitacionales que ondulan el espacio-tiempo y hacen que la distancia entre los dos astronautas fluctúe ligeramente.

Después de que los agujeros negros chocan y se fusionan, las ondas gravitacionales se detienen, y la distancia de los astronautas volverá a ser constante – pero no la misma que la distancia original.

Y así es como se puede explicar la memoria de las ondas gravitacionales – el estiramiento o encogimiento del espacio-tiempo.

Este efecto hipotéticamente sería detectado como un toque adicional de las ondas gravitacionales cerca del final del evento inicial. Lo cual suena bastante sencillo, pero al igual que con la mayoría de la física teórica, hay un problema. Si las ondas gravitacionales son difíciles de detectar, la memoria de las ondas gravitacionales será aún más difícil, ya que su onda en espacio-tiempo será aún más pequeña.

De hecho, en general, se ha asumido que LIGO nunca sería capaz de detectar estos destellos de memoria, no importa cuán catastrófico sea el caso de las cuales se originaran.

Pero Lasky y su equipo han llegado a una forma que podría funcionar – y todo se reduce al volumen.

Básicamente, con LIGO ahora se espera poder detectar una cantidad cada vez mayor de ondas gravitacionales. Los investigadores sugieren que, con el tiempo, serían capaces de ver un patrón de estos eventos.

«Nuestro trabajo ha demostrado que la combinación de todas estas fusiones nos permitirán medir el efecto memoria en el tiempo», explicó. «La clave es ser capaz de apilar las señales procedentes de todos los eventos de una manera inteligente.»

Los investigadores estiman que el LIGO sería capaz de detectar el efecto de memoria después de observar de 35 a 90 fusiones tan dramáticas como la ocurrida el pasado mes de febrero, pero si el observatorio se vuelve más sensible, puede ocurrir incluso antes.

Nadie puede confirmar que esta técnica funcionará hasta entonces, pero la comunidad de físicos espera que esto ocurra.

Si realmente podemos detectar la memoria de ondas gravitacionales, no sólo va a ser un día muy importante para nuestra comprensión del Universo, sino que también esto podría ayudar a resolver un problema que el físico Stephen Hawking ha tenido dando vueltas en su cabeza desde hace décadas: la paradoja de la información del agujero negro.

Básicamente, la paradoja se deriva del hecho de que la física convencional afirma que nada, ni siquiera la luz, puede escapar del horizonte de sucesos de un agujero negro. Pero la física cuántica nos dice que la información nunca puede ser destruida.

Stephen Hawking ha tratado recientemente de resolver la paradoja por lo que sugiere que la información puede ser llevada a cabo de un agujero negro por algo conocido como «soft hairs» (cabellos suaves), que son esencialmente formas de energía de cero radiación electromagnética y gravitatoria que liberan la información cuando los agujeros negros se evaporan.

Y la memoria de ondas gravitacionales en realidad se podría medir mediante los «soft hairs» y determinar si existen de una vez por todas.

Tenemos un largo camino por recorrer, pero al menos ahora, tenemos un plan. Y con un nuevo observatorio de ondas gravitacionales puede ser que no tengamos que esperar otros 100 años para obtener resultados.

La investigación ha sido publicada en la revista Physical Review Letters.