¿QUE EFECTOS PRODUCEN LAS ONDAS GRAVITACIONALES?

Para poder detectar una onda gravitacional, primero tenemos que ser capaces de entender el fenómeno físico que producen. La curvatura en el espacio es un fenómeno análogo a las fuerzas de marea. La curvatura en el espacio generada por la presencia de la Luna hace que en la Tierra se presenten mareas; la deformación en el espacio-tiempo debido a las ondas gravitacionales debe generar mareas también.

En este punto es importante notar que las mareas generadas por la presencia de la Luna, y las generadas por las ondas gravitacionales difieren a grandes rasgos en tres aspectos principales.

La primer diferencia consiste en la propagación de la “información”. Las ondas gravitacionales, como ya se mencionó antes, viajan a la velocidad de la luz de manera oscilatoria, atravesando todo el espacio y generando las mareas a su paso. Debido a su movimiento oscilatorio, las mareas generadas a su paso oscilan también, es decir son mareas variables.

En contraste, la presencia de la Luna podemos pensarla como al campo eléctrico generado por un cuerpo cargado. El campo eléctrico se encuentra anclado al cuerpo cargado, y al moverse el cuerpo, el campo eléctrico se mueve junto con él. De la misma forma, la fuerza de marea producida por la Luna está “atada” a ella, y afectará sólo a los cuerpos que se encuentren lo suficientemente cerca de la Luna para sentir su presencia. En este caso, ya que no hay oscilaciones, la fuerza de marea generada por la Luna es constante. El hecho de que nosotros percibimos el cambio en las mareas se debe al movimiento de rotación de la Tierra. 

La segunda diferencia es la dirección de las mareas. Las mareas generadas por la Luna no tienen dirección preferencial, es decir, apuntan para todos lados. La Luna genera mareas que mueven a los océanos en dirección longitudinal, es decir, acercando el agua hacia la Luna y alejándola de ella; y también en dirección transversal, en el sentido perpendicular a la dirección de la Luna.

Por el contrario, las ondas gravitacionales no generan mareas en la dirección longitudinal, es decir en la dirección en la que se propagan.  Sin embargo, en el plano transversal (un plano perpendicular a su dirección de propagación) las ondas gravitacionales estiran al océano en una dirección (por ejemplo de arriba abajo), mientras que lo aprietan en la otra (por ejemplo de atrás a adelante). Como ya se mencionó, el movimiento es oscilatorio, por lo que cuando la cresta de la onda pasa el estiramiento es arriba-abajo y el apretujón es atrás-adelante; cuando pasa el valle el estiramiento es atrás-adelante y el apretujón es arriba-abajo.

La tercer diferencia es el tamaño de las mareas producidas por cada método. Las mareas producidas por la Luna son del orden de un metro (es decir, la diferencia ente alta marea y baja marea es de aproximadamente 2 metros). Sin embargo, las mareas producidas por las ondas gravitacionales originadas por el choque de dos agujeros negros se espera que sean del orden de metros . (¡1/10 000 veces el tamaño de un átomo y sólo 10 veces más grande que el núcleo de un átomo!). La intensidad de las fuerzas de marea depende del tamaño del objeto sobre el cuál actúan, por lo que la distorsión de un objeto debido a su paso será de veces el tamaño del objeto (la fuerza de las ondas gravitacionales es de en la Tierra).

Las ondas gravitacionales son tan débiles debido a la enorme distancia a la que fueron producidas. Las ondas gravitacionales cerca de donde se dio el choque de los agujeros negros tendrían una fuerza de 1, es decir, estirarían y apretarían al objeto tanto como el tamaño del objeto mismo. Simplificando los resultados derivados de las ecuaciones de campo de Einstein, tenemos que la fuerza con la que nos llegan las ondas gravitacionales estaría dada por:


donde el factor 1/30 sale de resolver cuidadosamente las ecuaciones.

Por lo dicho anteriormente, podemos suponer que tratar de detectar una onda gravitacional en los océanos terrestres es una misión imposible, sin embargo, usando un detector de ondas gravitacionales se espera poder detectarlas.