• El físico Miguel Alcubierre convierte ecuaciones planteadas por Einstein en códigos computacionales que buscan utilizar modelos astronómicos reales
• Con esa herramienta explica el proceder de las ondas gravitacionales, con las que estudia colisiones de agujeros negros y el origen del Universo
• Por su trayectoria, el investigador del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM recibirá la Medalla al Mérito en Ciencias y Artes de la Asamblea Legislativa del DF

Un conjunto de ecuaciones planteadas teóricamente hace casi un siglo por el físico Albert Einstein para explicar la gravedad, podrían resolverse con la utilización de supercomputadoras gracias a la relatividad numérica, una rama de la física que “traduce” las sentencias matemáticas a un lenguaje capaz de ser procesado por las máquinas.

El ejercicio permitirá a los físicos del siglo XXI abordar fenómenos reales de la naturaleza, como el comportamiento entre dos estrellas o una colisión de agujeros negros.

Experto en relatividad numérica, el doctor en Física Miguel Alcubierre Moya, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM, define a la Teoría de la Relatividad de Einstein como una teoría sobre la gravedad.

“La relatividad es la teoría de la gravitación, la teoría moderna que nos explica cómo funciona la fuerza de la gravedad, la atracción de los planetas, del Sol, de las estrellas, la formación de galaxias y el origen del Universo”, resumió.

El académico del Departamento de Gravitación y Teoría de Campos del ICN, explicó que para resolver esas ecuaciones desde la teoría se utilizan ejemplos ideales, como una sola estrella redonda y perfecta.

“Pero cuando usamos ejemplos reales, como dos estrellas y una galaxia, las ecuaciones son tan complicadas que no se pueden resolver a mano y necesitamos códigos numéricos y usar computadoras para resolverlas. Ese es mi trabajo”, comentó.

Para procesar las ecuaciones en computadoras, Alcubierre y sus colegas utilizan un lenguaje de programación de alto nivel, llamado Fortran, al que trasladan un código con el contenido de las ecuaciones para que la supercomputadora Kan Balam haga aproximaciones.

Alcubierre se ha dedicado a resolver ecuaciones de la relatividad general estudiando colisiones de agujeros negros. “He estudiado qué pasa cuando dos agujeros negros chocan, cómo se comportan y si emiten ondas gravitacionales”, señaló.

En busca de ondas gravitacionales

Así como las ondas electromagnéticas se relacionan con la electricidad y emiten ondas de radio, rayos X y rayos gamma, existen otro tipo de ondas, las gravitacionales, asociadas a la gravedad.

“Se producen en el campo de gravedad que fluctúa, y en principio se podrían detectar desde la Tierra. Mi trabajo ha sido predecir qué señales de este tipo podríamos esperar cuando dos agujeros negros chocan”, detalló Alcubierre.

Hasta ahora, el investigador de la UNAM ha realizado predicciones teóricas, sin embargo, los agujeros negros ni las ondas gravitaciones que estudia se han visto.

“Las ondas gravitaciones son muy débiles, y no hemos tenido la tecnología suficientemente avanzada para detectarlas”, comentó.

Pero esto será por poco tiempo, pues desde hace dos años existen en Estados Unidos, Italia y Alemania cuatro observatorios dedicados a buscar ondas gravitacionales. “No han visto nada todavía nada, pero es porque aún no han logrado la sensitividad adecuada. Si todo sale bien, en el transcurso de la próxima década, entre el 2010 y el 2020 deberían verse por primera vez ondas gravitaciones en estos observatorios”, señaló.

Cuando estas ondas se capten, Alcubierre y otros físicos teóricos podrán comparar su trabajo con las observaciones experimentales.

“Las ondas gravitacionales casi no interaccionan con la materia. Con ellas podríamos ver las oscilaciones del centro de una estrella, porque todo lo que hay afuera es invisible en ese espectro. Podríamos ver cuando una estrella se muere, cuando se convierte en hoyo negro, cómo colapsa el centro, o ver mucho más claro y más lejos el origen del Universo”, señaló.

La detección de ondas gravitacionales se realiza con unos aparatos llamados interferómetros, muy distintos a los telescopios, y formados por dos grandes tubos de hasta cuatro kilómetros de largo que contienen un haz láser al vacío.

“Los interferómetros envían un rayo láser, que atraviesa un semiespejo, que deja pasar la mitad de la luz y la otra mitad la refleja. Ese láser se divide en dos, y envía los rayos a espejos distintos y muy lejanos, en donde la luz rebota, regresa y se combina otra vez. Es un equipo parecido a una L, que en el punto de unión tiene el espejo inicial y cada brazo es la ruta de cada láser”.

En los interferómetros se miden diferencias en la distancia de ambos brazos del equipo, usando un patrón de interferencia, que ocurre cuando una onda gravitacional, cuando pasa por un objeto, lo comprime y lo alarga un poquito, de diferente forma en las direcciones opuestas.

“Cuando pasa la onda gravitacional, uno de los brazos del interferómetro hace al objeto un poquito más corto, y el otro, un poquito más largo, y podemos medir la diferencia”.

Medalla al Mérito

Por su trayectoria científica, Miguel Alcubierre recibirá la Medalla al Mérito en Ciencias y Artes que otorga la Asamblea Legislativa del DF.

El investigador del ICN consideró importante el impulso que el gobierno del DF ha dado a la ciencia. “Creo que es fundamental que al gobierno le interese la ciencia, le preocupe, que invierta en ciencia y se de cuenta que la ciencia no es un lujo, es algo que necesitamos si queremos dejar de ser subdesarrollados”, finalizó.

Créditos: Boletín UNAM-DGCS-160 – dgcs.unam.mx

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