Las ondas gravitacionales en la película ‘Interstellar’

Naukas

Christopher Nolan no quiso que las ondas gravitacionales aparecieran en su película Interstellar (2014). Según Kip Thorne [1], el profesor Brand fue director del observatorio de ondas gravitacionales LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory). En el año 2019 se detectó una intensa onda gravitacional producida por una estrella de neutrones en órbita a un agujero negro. La sorpresa fue mayúscula. La fuente daba vueltas alrededor del planeta Saturno. ¡Imposible!

Ondas gravitacionales en un sistema binario. Fuente: Kip Thorne (2014) [1].
Ondas gravitacionales en un sistema binario. Fuente: Kip Thorne (2014) [1].
Muchos años de análisis hicieron posible lo que parecía imposible. La onda gravitacional había llegado a la Tierra a través de un pequeño agujero de gusano que orbitaba Saturno. Así aparecía la historia en el guión original que Thorne escribió junto a Lynda Obst en 2006, cuando Steven Spielberg iba a ser el director de la película. Pero la idea no le gustaba a Jonathan Nolan, guionista oficial del filme desde 2007. Los espectadores no sabían lo que era LIGO, ni lo que era una onda gravitacional. Thorne insistió, ya que fue uno de los cofundadores de LIGO en 1983, junto a Rainer Weiss (MIT) y Ronald Drever (Caltech).

Sin embargo, Spielberg abandonó el proyecto y Christopher Nolan le reemplazó en 2012. El guión fue reescrito por los dos hermanos Nolan. Un éxito de taquilla de Hollywood no puede incluir dos fenómenos gravitacionales (anomalías y ondas). Como Murph Cooper nunca podría ver en su habitación las ondas gravitacionales generadas por su padre, Jonah y Chris eligieron las anomalías gravitacionales. Lo siento, Kip, le dijo Chris. En la versión final el Dr. Romilly explica que se detectaron anomalías gravitacionales en la atmósfera de la Tierra y en otros lugares. La más significativa se encontraba cerca de Saturno. Una alteración del espaciotiempo. Cooper, expiloto, para sorpresa de todos los espectadores, le pregunta con cierto asombro: ¿un agujero de gusano?

Todo hubiera sido muy diferente si el guión de la película Interstellar se hubiera escrito en el año 2014. El revuelo mediático provocado por el telescopio BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) puso a las ondas gravitacionales en boca de todos. Quizás los hermanos Nolan hubieran visto con otros ojos la propuesta de Thorne. Y no digamos si se volviera a escribir en 2016. Si hay una secuela de la película, sin lugar a dudas, las ondas gravitacionales serán las grandes protagonistas.

Hipotética onda gravitacional observada por LIGO en un sistema binario. Fuente: Kip Thorne (2014) [1].
Hipotética onda gravitacional observada por LIGO en un sistema binario. Fuente: Kip Thorne (2014) [1].
En 1969 se publicó en la revista Physical Review Letters la primera detección de una onda gravitacional [2]. Joseph Weber, físico de la Universidad de Maryland, observó el 30 de diciembre de 1968 la oscilación simultánea de dos grandes cilindros de aluminio separados por unos mil kilómetros. Su experimento era capaz de medir un desplazamiento de los cilindros de unos 100 attómetros (menos del diámetro de un protón). Weber afirmó con rotundidad que había detectado una onda gravitacional. Pero tras múltiples intentos fue imposible que otros repitieran su detección de forma independiente. Al final, el consenso entre los físicos fue que Weber solo había observado ruido [3].

Las ondas gravitacionales se han observado de forma indirecta fuera de toda duda. Rusell Hulse y Joseph Taylor, entonces en la Universidad de Princeton, fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1993 por dicho logro. El púlsar binario PSR 1913+16 que se detectó en 1974 fue estudiado durante 8 años usando el radiotelescopio de Arecibo, en Puerto Rico. En 1982 se observó una pérdida de energía que correspondía exactamente con la predicción de la teoría de Einstein para la emisión de ondas gravitacionales. Hoy en día el error es menor del 0,2% y el fenómeno se ha observado en otros púlsares binarios [4].

Ningún físico tiene dudas serias sobre la existencia de las ondas gravitacionales. Sin embargo, los físicos no nos conformamos con saber que existen. Queremos más. Deseamos hacer astronomía de ondas gravitacionales. Gracias a interferómetros de tipo Michelson-Morley con una configuración en L podremos observar fenómenos astrofísicos imposibles de observar de otra forma, como la fusión (coalescencia) de dos agujeros negros. Tras el hito de la primera detección directa de ondas gravitacionales, los observatorios como LIGO (EE.UU.), Virgo (Italia), GEO600 (Alemania) y TAMA (Japón) se transformarán en telescopios de ondas gravitacionales.

Nuestro conocimiento sobre el Universo ha dado un salto de gigante cada vez que hemos desarrollado nuevos ojos artificiales para ver más allá de lo que nos permite nuestra biología. Muchos fenómenos grandiosos ocurren en el cosmos sin que quede ninguna constancia en nuestro punto azul pálido. Hoy deseamos dar la bienvenida a la astronomía de ondas gravitacionales.

Este post ha sido realizado por Francis Villatoro (@Emulenews) y es una colaboración de Naukas con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

Referencias

[1] Kip Thorne, “The Science of Interstellar,” W. W. Norton & Company, New York (2014).

[2] J. Weber, “Evidence for Discovery of Gravitational Radiation,” Phys. Rev. Lett. 22: 1320-1324 (16 Jun 1969), doi: 10.1103/PhysRevLett.22.1320.

[3] David Lindley, “A Fleeting Detection of Gravitational Waves,” Focus, Physics 16: 19 (22 Dec 2005), http://physics.aps.org/story/v16/st19.

[4] Gabriela González y Alicia M. Sintes, “Ondas gravitacionales: mensajeras del universo”, Revista Española de Física 29: 4 (2015), http://revistadefisica.es/index.php/ref/article/view/2116.

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