Albert Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales en 1916 dentro de su teoría de la relatividad general. Estas ondulaciones del espacio-tiempo son producidas por masas en aceleración. Durante mucho tiempo, su detección parecía imposible debido a su extrema debilidad.
El proyecto LIGO finalmente permitió observar estas ondas en 2015, gracias a interferómetros láser de gran precisión. Este descubrimiento abrió una nueva ventana al Universo. Confirmó fenómenos violentos como las fusiones de agujeros negros.
La inflación cósmica habría generado ondas gravitacionales primordiales de amplitud colosal. A diferencia de las ondas detectadas por LIGO, tienen longitudes de onda muy largas. Su señal está sumergida en el ruido de fondo de los detectores terrestres.
El futuro observatorio espacial LISA utilizará tres satélites para formar un interferómetro gigante. Separados por varios millones de kilómetros, buscarán las ínfimas variaciones causadas por estas ondas antiguas. Su lanzamiento está previsto para la década de 2030.
Un proyecto aún más ambicioso, el Big Bang Observer, contempla decenas de satélites para una sensibilidad aumentada. Podría captar las ondas primordiales más tenues. Por ahora, permanece en estado de propuesta sin financiación concreta.
Las tres naves espaciales de la misión LISA formarán un triángulo en órbita, con lados de 5 millones de kilómetros y posicionados detrás de la Tierra. Seguirán órbitas similares a la de la Tierra, minimizando los cambios de longitud de los lados del triángulo.
Imagen NASA
La detección de estas ondas revelaría detalles inéditos sobre los primeros instantes del Universo. Permitiría probar las teorías sobre la inflación y el origen de todas las estructuras cósmicas.
¿Qué es la inflación cósmica?
La inflación cósmica es una teoría propuesta en los años 1980 para explicar ciertas propiedades del Universo observable. Postula una expansión exponencial ultrarrápida ocurrida aproximadamente 10-36 segundos después del Big Bang.
Esta fase duró una ínfima fracción de segundo, pero agrandó el Universo por un factor considerable, de un factor 1026 o incluso más. Homogeneizó y aplanó el Universo, resolviendo así varios problemas cosmológicos como el del horizonte y la planitud.
Las pruebas indirectas que poseemos actualmente incluyen las fluctuaciones de densidad observadas en el fondo cósmico de microondas, que corresponden a las predicciones inflacionistas.
Ilustración de la historia del Universo.
Imagen: Colaboración BICEP2/CERN/NASA
¿Cómo se detectan las ondas gravitacionales?
Las ondas gravitacionales se detectan mediante interferómetros láser que miden variaciones ínfimas de distancia. Estos instrumentos utilizan en los actuales brazos perpendiculares de varios kilómetros de longitud.
Cuando pasa una onda gravitacional, altera la longitud de los brazos, creando un patrón de interferencia en el láser. La sensibilidad requerida es excepcional, capaz de detectar cambios inferiores al tamaño de un átomo.
Los detectores como LIGO están aislados de las vibraciones terrestres y utilizan espejos ultrareflectantes. Funcionan en red para confirmar las señales y localizar su fuente en el cielo.
Las futuras misiones espaciales como LISA evitarán el ruido sísmico terrestre y podrán detectar ondas de frecuencia más baja, como las generadas justo después del Big Bang.