¿Cómo se detecta una onda gravitatoria generada a miles de millones de años luz de nosotros y que apenas produce una perturbación menor que el tamaño de un átomo en nuestro planeta? Hablemos de dicha detección. Imagen: K.Thorne (Caltech), T. Carnahan (NASA GSFC). 
Para poder detectar algo, primero tenemos que reconocerlo. Así que para empezar ¿Qué es una onda gravitatoria? A grosso modo las podríamos definir como arrugas en el espacio-tiempo que se propagan por él a la velocidad de la luz. Animación: NASA/JPL.
Sabemos que se generan a partir de objetos masivos que se mueven con una aceleración. Las más relevantes, y las que somos capaces de detectar por ahora, se producen en las colisiones de estrellas de neutrones y agujeros negros.
Esto implica que, por grande que sea una masa, si está parada no emite radiación gravitatoria alguna.
La consecuencia de estas ondas es que el espacio-tiempo se estira y contrae a su paso. Y esta es la clave para su detección. El problema es que, como ya hemos dicho, esta perturbación es mucho menor que la escala de un átomo.
Para resolver este inconveniente, hizo falta recurrir a todo el ingenio disponible para el diseño de lo que pretendía ser una nueva manera de mirar hacia el cosmos. Pero en lugar de divagar, centrémonos en los detectores principales con los que contamos, Virgo y LIGO.
Tanto uno como otro, cuenta con dos largos brazos con forma de L. En el caso de Virgo, situado en Pisa (Italia), estos brazos son de 3 km de largo cada uno.
Por otra parte, el famoso LIGO está formado en realidad por dos detectores diferentes. Uno situado en Richland, Washington (EEUU) con 2 km de largo por brazo. El segundo, ubicado en Luisiana (EEUU) cuyos brazos abarcan 4 km de largo.
Una vez más, vemos como para detectar algo muy pequeño hace falta detectores muy grandes.
A diferencia de lo que puede ocurrir en otras ocasiones, es relativamente sencillo hacernos una idea del funcionamiento de estos detectores por su forma. Si has pensado que esos largos brazos tienen algo que ver con la detección, estás en lo cierto.
El concepto es simple. Utilizar un láser, hacerlo pasar por un divisor de haz para tener dos haces de luz circulando cada uno a través de su brazo, y hacerlos rebotar al final de cada brazo con un espejo. Al volver se mide su desfase.
Si no ha habido ningún tipo de perturbación, la suma de ambas ondas será nula. En cambio, si ha tenido lugar alguna perturbación, véase que una onda gravitatoria haya perturbado el espacio-tiempo en alguno de los brazos, al final aparecerá una onda.
Es decir, sino ocurre nada, ambas ondas generan una interferencia destructiva y se anulan, pero si una onda gravitatoria perturba el espacio-tiempo a lo largo de alguno de los brazos, el láser recorrerá una distancia diferente. La interferencia ya no será destructiva.
Además, al contar con más de un detector es posible contrastar la medida con los otros para poder saber con más certeza que no se trata de una falsa alarma. Y de paso poder triangular de donde proviene la onda.
Por ejemplo, este es el resultado obtenido para la onda GW190521, medida el 21 de mayo de 2019 y publicada el 2 de septiembre de 2020. Créditos: R. Abbott et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration).
Estos datos se examinan con simulaciones numéricas capaces de analizar las complejidades de la unión de dos agujeros negros. Estos modelos son increíblemente complejos, en este caso los parámetros se determinaron con el modelo NRSur7dq4 y estos fueron los resultados.
Como puede verse en la tabla, los resultados de las masas (los dos primeros) tienen unos márgenes de error bastante grandes, algo que se ha omitido bastante a la hora de dar la noticia (nos reconocemos como culpables).
Con el tiempo mejorará, cuando se desarrollen modelos óptimos para parametrizar colisiones de ANs con estas masas. Recordemos que registrar colisiones en este rango de masas ha sido algo inesperado. De todas formas, no se espera que las conclusiones cambien en demasía.
Aún con todo, estas ínfimas deformaciones en el espacio-tiempo nos han abierto una nueva puerta a la astronomía. Una que ni siquiera depende de donde coloquemos nuestro observatorio.
