Origen De Las Ondas

ORIGEN DE LAS ONDAS GRAVITACIONALES

Como todos sabemos, el estudio de la astronomía surgió hace miles de años. Las antiguas civilizaciones ya tenían registros astronómicos y eran capaces de predecir ciertos sucesos, como los eclipses solares. Debido a que en aquellos tiempos todavía no se había inventado el telescopio, las observaciones eran hechas a simple vista, es decir, sólo teníamos la información de la luz visible que los ojos eran capaces de captar. La luz es una onda electromagnética. Recordemos un poco qué es lo que esto significa.

Una onda se determina según la velocidad a la que viaja y su longitud de onda (λ), o frecuencia (ν). Por ejemplo, las ondas sonoras se desplazan a una velocidad de 330 m/s en aire; mientras que la luz, al igual que el resto de las ondas electromagnéticas, viaja a aproximadamente 300 000 km/s, es decir, a la velocidad de la luz (c).

La longitud de onda nos dice cuánto mide una onda, siendo esta medida la longitud entre una cresta y otra, o entre un valle y el siguiente. Las unidades de λ son los metros.

Una manera similar de medir “el tamaño” de una onda sería midiendo su frecuencia (ν), o dicho de otra manera, medir cuántas crestas o valles pasan por un punto en un segundo de tiempo. Las unidades de ν son los Hertz (1/s).

Por ejemplo, la diferencia entre la luz visible y las ondas de radio es que la luz visible tiene una λ ≈ 0.5 micras (1 micra = 1 x 10-6m), mientras que las ondas de radio tienen una λ del orden de metros.

La luz visible forma parte del espectro electromagnético. El espectro electromagnético está conformado por ondas con diferentes longitudes de onda, o frecuencias. Las partes en las que está dividido el espectro electromagnético son (de mayor a menor longitud de onda):

Ondas de radio: mayores que 187 mm.

Microondas: de 187 - 10 mm.

Ondas milimétricas: de 10 - 1 mm.

Infrarrojo: de 1 mm a 750 nm (1nm = 1 x 10-9 m).

Visible: de 750 - 400 nm.

Ultravioleta: de 400 - 10 nm.

Rayos X: de 10 - 0.01 nm.

Rayos Gamma: menores que 0.01 nm.

Como se mencionó en el primer párrafo, la astronomía nació con observaciones hechas en el visible, y sin ayuda de ningún instrumento. Posteriormente en 1609 Galileo inventa un telescopio que le permite ver objetos celestes. Él siguió observando la luz visible, sólo que con la ayuda del telescopio lograba ver imágenes más nítidas y de objetos tan tenues que no se alcanzaban a observar a simple vista.

En los siglos siguientes, la astronomía siguió basándose en el estudio de la luz visible que emitían los objetos celestes, claro que la calidad de los telescopios iba mejorando con el tiempo. El resto del espectro electromagnético seguía sin ser estudiado, ya que no existían los instrumentos necesarios para hacerlo.

Fue hasta la Segunda Guerra Mundial cuando fue inventado el radar, dispositivo para localizar y determinar distancias a objetos, como aviones y barcos. Al terminar la guerra el radar fue usado para estudiar las ondas de radio provenientes del espacio. Es así como se empezó a estudiar otra parte del espectro electromagnético dentro de la astronomía.

El estudio de las ondas de radio causó una revolución astronómica, ya que la información que éstas nos proveen es completamente diferente a la que podemos adquirir mediante el estudio de la luz visible. Por ejemplo, los pulsares (mencionados en Estrellas de Neutrones) fueron descubiertos gracias al estudio de las ondas de radio.

La atmósfera terrestre absorbe gran parte de la radiación electromagnética generada en el espacio, por lo que ésta no puede ser detectada desde la superficie terrestre. Los rayos gamma, los rayos x, los rayos ultravioleta y parte de las ondas de radio e infrarrojas son absorbidas por la atmósfera. Es por esto que no fue hasta el desarrollo de la aeronáutica que se pudo ampliar el estudio del espectro electromagnético a las demás longitudes de onda. En 1962 el equipo al mando del italiano Riccardo Giacconi fue el primero en detectar rayos X provenientes del espacio, detectando la estrella de neutrones Sco X-1.

Actualmente se hacen observaciones en todas las bandas del espectro electromagnético: SIRTF (Space Infrared Telescope Facilty) en el infrarrojo, HST (Hubble Space Telescope) en luz visible, Chandra-AXAF (Advanced X-ray Astrophysics Facility) y XMM-Newton (X-Ray Multi-Mirror) en rayos-X e INTEGRAL y Swift en rayos gama.

El estudio en cada banda nos da información diferente sobre el objeto estudiado, ampliando así nuestro conocimiento sobre el universo.

Ahora bien, en 1915 Einstein publicó su trabajo sobre Relatividad General, diez años después de haber publicado su trabajo sobre Relatividad Especial. En ambos trabajos se considera que el tiempo es una dimensión más en el espacio, es decir, se introdujo el término de espacio-tiempo. A grandes rasgos, la diferencia entre la Relatividad Especial y la General es que en la primera no se considera el efecto de la fuerza de gravedad, y en la segunda sí. El primer postulado de la Relatividad Especial nos dice que la velocidad de la luz es la misma para cualquier observador inercial. Usando esta idea y las transformaciones de Lorentz, se deduce que no existe nada (ningún objeto o ningún tipo de señal) que pueda moverse más rápido que la velocidad de la luz (c ≈ 300 000 km/s).

Por otro lado, la Relatividad General explica que el espacio-tiempo se curva debido a la presencia de objetos con masa. Para entender esto de una manera más sencilla, imaginemos que las dimensiones espaciales del espacio-tiempo son dos en vez de tres. De esta forma podemos imaginar que el Sistema Solar, por ejemplo, es una sábana extendida. Si colocamos una esfera pesada sobre la sábana, su superficie se deformará. Si ahora lanzamos una esfera más pequeña y menos pesada, ésta permanecerá girando alrededor de nuestra esfera masiva. Esto es lo mismo que ocurre con el Sol y la Tierra. Si ahora suponemos que movemos a la esfera masiva, este movimiento será propagado a través de la sábana en forma

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