• 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.
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