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VIDEOS AUDIO: El sonido del Universo. Las tres grabaciones realizadas por los cientificos en la NSF. El sonido de la fusión de dos agujeros negros.

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Albert Einstein
La visión del genio
Biografía y datos
Ondas gravitacionales / El sonido del Universo
Se abre una nueva ventana al Cosmos
Científicos detectan las ondas gravitacionales 100 años después de que Einstein predijera su existencia
Reportaje por Luis Alfonso Gámez / IDEAL - Vocento
La trascendencia de las ondas gravitacionales

Por Eduardo Battaner / miembro de la Academia de Ciencias Matemáticas, Físico-Químicas y Naturales de Granada.
Artículo incluido en IDEAL 14 febrero 2016
Así era Einstein, el extravagante genio que predijo las ondas gravitacionales
La nutrida colección de anécdotas sobre su vida nos muestra que era mejor músico que estudiante, activo pacifista, bromista empedernido y creyente convencido
Por E. Arribas / A. Beléndezu clm/ua/socios de La Real Sociedad Española De Física

Se abre una nueva ventana al Cosmos
Científicos detectan las ondas gravitacionales 100 años después de que Einstein predijera su existencia
Reportaje por Luis Alfonso Gámez / IDEAL - Vocento
Los investigadores han visto cómo dos agujeros negros se fusionaron hace unos 1.300 millones de años para dar lugar a otro más grande
«Hemos detectado ondas gravitacionales. ¡Lo hemos hecho!», dijo ayer David Reitze, físico del Instituto de Tecnología de California  (Caltech) y director del Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO), en la sede de la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF) de Estados Unidos, en Washington, poco después de las 16.30 horas. Los periodistas y científicos que estaban en la sala estallaron en aplausos. Albert Einstein volvía a tener razón. El físico alemán predijo en 1915, en el marco de la teoría de la relatividad general, que un suceso cósmico muy violento generaría ondas gravitacionales que, como las de agua en un estanque en el que cae una piedra, se propagarían por el Universo. 

Los documentos donde Einstein escribió su teoría
Stephen Hawking Físico
«Podríamos incluso ver los vestigios del Universo primordial  durante el Big Bang»
Kip Thorne Físico
«La fusión de los agujeros negros emitió durante 20 milisegundos más energía que todas las estrellas del Universo juntas»
Cien años después, un proyecto internacional en el que participan 1.000 científicos de 16 países –incluido un equipo de la Universidad de las Islas Baleares– ha detectado las ansiadas perturbaciones. «Hemos tardado meses en ver que eran ondas gravitacionales, pero lo emocionante es lo que viene después.Abrimos una nueva ventana al Universo», añadió Reitze cuando los aplausos cesaron. El hallazgo –un rumor desde hace semanas en internet– supondrá una revolución para la astronomía y lo más probable es que sus autores reciban pronto el Nobel. Más de 90.000 personas siguieron ayer en directo la rueda de prensa desde Washington por internet.

Si hasta ahora los científicos veían el Universo –ya fuera en forma de luz visible, infrarroja, ultravioleta, rayos X...–, a partir de de este momento también lo escucharán. «Hace 400 años, Galileo miró por el telescopio y abrió una época. Ahora, hemos hecho lo mismo», explicóReitze. «Esta detección es el comienzo de una nueva era: la de la astronomía de las ondas gravitacionales», apostilló Gabriela González, de la Universidad de Louisiana y coordinadora del LIGO. «La capacidad de detectar las ondas gravitacionales tiene el potencial de revolucionar la astronomía», declaró Stephen Hawking a la BBC. El físico británico cree que, «además de probar la teoría de la relatividad general, podemos esperar ver agujeros negros a lo largo de la historia del Universo. Podríamos incluso ver los vestigios del Universo primordial durante el Big Bang». «Las primeras aplicaciones que vemos ahora son para los agujeros negros, porque no emiten luz y no los podríamos ver sin las ondas gravitacionales», coincidió el astrofísico David Shoemaker, responsable de LIGO en el Instituto de Tecnología de Massachussetts (MIT).

50 años de búsqueda
El anuncio de ayer fue, de hecho,  doble y en la línea de lo apuntado por Hawking yShoemaker: los científicos del LIGO –que publicarán el hallazgo en la revista ‘Physical Review Letters’– no sólo han detectado las ansiadas ondas gravitacionales, sino que, además, gracias a ellas han visto por primera vez la fusión de dos agujeros negros, el violentísimo fenómeno cósmico que provocó los pliegues en el espacio-tiempo registrados. Las ondas gravitacionales se captaron a las 11.51 horas del 14 de septiembre pasado en los dos detectores gemelos del proyecto, situados en Livingston (Luisiana) y Hanford (Washington), y dirigidos por un consorcio de Caltech y del MIT, con el apoyo de la NSF.La distorsión en el espacio-tiempo –la onda en el agua del estanque– se captó primero en Livingston y 17 milisegundos después en Hanford. 

«Mi reacción fue: ‘¡Guau!’. No me lo podía creer», admitió ayer Reitze. Los científicos llevaban más de 50 años intentando cazar ondas gravitacionales y lo habían conseguido sólo tres días después de que los detectores de LIGO volvieran a encenderse tras de cinco años de mejoras del instrumental. La señal correspondía, según simulaciones informáticas, al momento en que dos agujeros negros de masa estelar se fusionan para dar lugar a otro más grande. Un agujero negro es el cadáver de una estrella muy masiva que, tras consumir todo su combustible, cae sobre sí misma, comprime toda su masa hasta límites increíbles y no deja salir nada, ni siquiera la luz.
Los objetos detectados por el LIGO eran de 29 y 36 masas solares, pero, en cada caso, empaquetadas en sólo unos 150 kilómetros de diámetro.Se encontraban en dirección a las Nubes de Magallanes, galaxias satélites de la nuestra, pero mucho más lejos, a unos 1.300 millones de años luz. Eso significa que la colisión sucedió hace 1.300 millones de años, «cuando estaban empezando los seres multicelulares en la Tierra», recordó  González.De momento, con sólo dos detectores, los científicos no pueden precisar más la localización del fenómeno, pero pronto habrá media docena de observatorios similares a los gemelos estadounidenses repartidos por el planeta, incluido el francoitaliano VIRGO, lo que permitirá ubicar sucesos similares con precisión.

Hito tecnológico
La fusión de los dos agujeros negros lanzó al espacio en forma de energía más de 3 masas solares. «Fue una tormenta muy violenta y muy breve. Durante 20 milisegundos, emitió más energía que todas las estrellas del Universo juntas», explicó  Kip Thorne, físico de Caltech y uno de los padres del LIGO. El suceso provocó una enorme distorsión en el espacio-tiempo, que, como una onda en un estanque, fue reduciéndose según se alejaba del lugar a la velocidad de la luz. Para cuando atravesó la Tierra, 1.300 millones de años después, apenas suponía la fracción del tamaño de un protón, lo que da una idea de la gran precisión del instrumental del LIGO.
«El desarrollo tecnológico es impresionante para detectar algo así en un mundo tan ruidoso», dijo ayer a este periódico Agustín Sánchez Lavega, astrofísico de la Universidad del PaísVasco. El planetólogo bilbaíno destacó a este periódico el hecho de que hasta ahora la ciencia experimental haya confirmado todas las teorías de Einstein. 

«Dos agujeros negros bailan enamorados»
«Hay dos agujeros negros que están bailando enamorados.Están uno al lado del otro y en un momento dado se besan, se funden y generan una cantidad de energía nunca vista, como la del origen del Universo. Esperamos que en el futuro veamos más agujeros negros bailando», dijo ayer Alicia Sintes, la investigadora principal del grupo de la Universidad de las Islas Baleares (UIB) que ha participado en el descubrimiento. Su marido, el también investigador de la UIB Sasha Husa, fue uno de los científicos que revisaron todo el código cuando se detectaron las ondas gravitacionales para verificar que todo estaba funcionando  bien y no era una falsa alrama.


 
La trascendencia de las ondas gravitacionales
Por Eduardo Battaner / miembro de la Academia de Ciencias Matemáticas, Físico-Químicas y Naturales de Granada.
Artículo incluido en IDEAL 14 febrero 2016

La importancia del descubrimiento es que   se trata de una detección directa y un buen ejemplo de cómo la ciencia pura promueve el desarrollo de tecnología puntera

Einstein, Einstein, Einstein... “ repetía frecuentemente Niels Bohr, obsesionado por las críticas de Einstein a la Mecánica Cuántica. Einstein, Einstein, Einstein... repetimos los astrofísicos, impresionados por la noticia propiciada por la Colaboración LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Waves Observatory). Pero ahora lo hacemos con alegría y emoción. Una alegría y una emoción que se ha desbordado y ha llegado al público. ¿Qué significa este gran hallazgo y por qué traemos a la memoria el nombre de Einstein?

Se trata de la confirmación de una predicción de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Se consigue 100 años después, casi exactamente porque esta teoría fue publicada  en noviembre de 1915 y en su forma definitiva en marzo de 1916.

¿Qué son las ondas gravitacionales? Es conocido por los curiosos amantes de la ciencia que según la relatividad la gravitación es equivalente a una curvatura del espacio-tiempo. Esta deformación es capaz de propagarse en forma ondulatoria. Se produce en cualquier lugar, aunque para que sea detectable se precisa que la deformación inicial sea debida a grandes variaciones de gravitación, como en un sistema doble de estrellas de neutrones o, como en el caso que nos ocupa, por la fusión de dos agujeros negros. Al llegar aquí, a la Tierra, las ondas producen una variación ligerísima en el espacio-tiempo, con lo cual la distancia entre dos espejos varía. En el caso de este esta noticia, la separación entre los espejos es de 4 km y la variación en la distancia es de uno partido por uno seguido de 19 ceros metros.

En 1915 se publica la teoría de la relatividad general. En 1936, se publica un artículo en el que se predice la existencia de ondas gravitacionales, en el que Einstein y su colaborador son conscientes de las dificultades de su detección. Posteriormente, R. Weis, K. Thorne y R. Drever, los tres profesores «emeritus», en 1980, proponen que con el avance de la tecnología se podía ya pensar en su detección. Aunque sea un reto colosal, esto es un buen ejemplo de cómo la ciencia pura promueve el desarrollo de tecnología puntera. Se propone la idea: es el nacimiento de LIGO.
Este experimento es liderado por Estados Unidos pero goza de la participación de científicos de muchos países (LIGO+VIRGO), entre ellos  España (grupo de la Profa. Alicia Sintes, de la universidad de las Islas Baleares). El presupuesto de estos experimentos es tan elevado que necesita la colaboración internacional, como es frecuente en las grandes colaboraciones para observatorios tanto en tierra como espaciales. Esta cooperación internacional supone además un nexo interactivo de interés para la humanidad.

La búsqueda de ondas gravitacionales no es nueva. En 1982 se descubrió que el período orbital de un sistema doble formado por dos estrellas de neutrones disminuía con el tiempo. Un sistema doble de este tipo es un lugar ideal para producir ondas gravitacionales intensas. Se pensó que este aumento era debido a la pérdida de energía debida a la emisión de las ondas. Se trataba de una detección indirecta, que necesitaba de una hipótesis para su interpretación. Por este descubrimiento R. Hulse y J. Taylor recibieron el premio Nobel en 1993. Pero era necesario una detección directa.
Muy recientemente una colaboración americana con el nombre de BICEP2 anunció el descubrimiento de ondas gravitacionales, aunque estas tenían un origen muy diferente. Digamos que hay dos tipos de fuentes de ondas gravitacionales. Unas se producen en el universo actual, en sistemas dobles de objetos muy masivos, como es el caso del mencionado sistema doble de estrellas de neutrones o, como es el caso de este descubrimiento que nos permite asistir a la fusión de dos agujeros negros. Estos agujeros negros se generan en la muerte de estrellas muy masivas. Para ello hace falta que existan las estrellas, es decir, en un universo relativamente reciente.

En cambio, las ondas gravitacionales pretendidamente descubiertas por BICEP2, tenían que haberse originado en una fase muy primitiva del Universo, denominada «era de la inflación», cuando no existían aún ni galaxias ni estrellas. En esta era, existían variaciones aleatorias del espacio-tiempo que son las que se pudieran haberse detectado en el llamado «Fondo Cósmico de Microondas», CMB. Es esta una radiación correspondiente a un tiempo de algo menos de 400 mil años después del Big-Bang y que podemos observar hoy.
Se ha predicho que las ondas gravitacionales de la inflación tienen que producir un tipo muy particular de polarización en el CMB, los famosos “modos B” de polarización. Esta detección, publicada a bombo y platillo, sin embargo, tuvo que ser desmentida. De eso se encargó la misión espacial PLANCK que por entonces estaba midiendo el CMB con mayor sensibilidad que nunca.  Debemos destacar que en esta misión espacial PLANCK participa la Universidad de Granada. Con PLANCK se comprobó que esos modos B descubiertos por BICEP2 no eran la huella de ondas gravitacionales inflacionarias. Su origen estaba mucho más cerca: en el polvo del medio interestelar de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.

En todo caso, esta detección de ondas gravitacionales en el CMB, que probablemente no tardará en conseguirse realmente, hubiera sido también una detección indirecta. La importancia del descubrimiento de LIGO es que se trata de una detección directa.

La emisión tiene una energía equivalente a una masa de tres veces la masa del Sol, según la fórmula de Einstein E=mc². Comprueba una predicción de Einstein. Y desde el punto de vista instrumental, se basa en interferometría láser y fue Einstein quien sentó la base teórica para el funcionamiento del láser.
Einstein, Einstein, Einstein...


Así era Einstein, el extravagante genio que predijo las ondas gravitacionales
La nutrida colección de anécdotas sobre su vida nos muestra que era mejor músico que estudiante, activo pacifista, bromista empedernido y creyente convencido
Por E. ARRIBAS / A. BELÉNDEZU clm/ua/socios de La Real Sociedad Española De Física
ABC / IDEAL - Vocento
«Einstein tenía razón». Así titulaban esta semana buena parte de los diarios de todo el mundo la primera detección de ondas gravitacionales. Cien años después de que el inigualable científico reconociese que las vibraciones producidas en los confines del universo por fenómenos masivos, que él había predicho en la Teoría de la Relatividad General, no se detectarían nunca por ser casi imperceptibles al llegar a la Tierra, los investigadores del Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales de Estados Unidos conseguían esta semana captarlas. Un hito científico que abre a la Astrofísica una nueva ventana por la que no podemos ni imaginarnos lo que seremos capaces de ver. De estar vivo aún, la prestigiosa revista «Time», como ya hizo en 1946 y en 1999, le habría dedicado una portada para nombrarle, esta vez, «personaje del siglo XXI», al igual que en 1999 ya lo fue del siglo XX. ¿Pero cómo era uno de los mayores científicos de todos los tiempos?

Mejor músico que estudiante
Albert Einstein nació en la ciudad alemana de Ulm en 1879 en el seno de una familia judía. A diferencia de otros grandes científicos, Einstein no fue un niño prodigio. A los tres años apenas había aprendido a hablar y hasta los nueve no lo hizo con fluidez. Sus maestros no lo calificaban ni como un alumno bueno ni malo, sino del montón. Sin embargo, y debido a la influencia de su madre, entre los seis y los catorce años recibió clases de violín, afición que le acompañó hasta su muerte en 1955. «La vida sin música me resulta inconcebible… la música es mi mayor alegría», declaró en más de una ocasión.

Activo pacifista
Estudió Física y Matemáticas en el Instituto Politécnico de la ciudad suiza de Zúrich, donde en 1896 –y previo pago de tres marcos- renunció a la nacionalidad alemana, pues no podía compatibilizar su ideal pacifista con el carácter militarista del Reich Alemán del káiser Guillermo II. Estuvo tres años sin nacionalidad, un apátrida, hasta que en 1901 obtuvo la suiza. Tras graduarse en Zúrich, intentó conseguir un puesto de profesor universitario pero sin éxito, por lo que buscó otro medio para ganarse la vida.

Un genio en una oficina
Einstein realizó algunos de sus más grandes logros científicos entre 1902 y 1909, cuando ese gigante desconocido ocupaba un humilde puesto como «funcionario técnico» en la Oficina Federal de Patentes de Berna. Este trabajo le dejaba, sin embargo, el suficiente tiempo libre para desarrollar, uno tras otro, trabajos científicos extraordinarios. De hecho, él mismo calificó a estos años en Berna no sólo como los más felices, sino también como el período más fructífero en su vida. En 1905, su annus mirabilis, publica una serie de artículos en «Annalen der Physik», la revista líder de la física alemana, sobre el efecto fotoeléctrico, el movimiento browniano y la teoría de la relatividad especial. Tal es la importancia de estos trabajos que 2005 fue declarado por la ONU como «Año Internacional de la Física» en conmemoración del primer centenario de aquel año milagroso de Einstein. Tras la publicación de estos artículos, fue reconocido como un destacado científico, lo que le permitió iniciar su carrera como profesor universitario en Berna, Praga y, en 1914, en Berlín.

Por encima de Newton
Fue en la capital alemana cuando, en 1915, presenta su Teoría de la Relatividad General, cuyo centenario se celebró el año pasado a bombo y platillo y que también fue uno de los hitos científicos que se conmemoraron en el «Año Internacional de la Luz». Desde los trabajos de Newton, la interacción gravitatoria entre dos masas se había descrito mediante una fuerza de atracción entre ambas, un campo gravitatorio que permea completamente el espacio tridimensional en el que las dos masas se encuentran. Sin embargo, Einstein propuso que la interacción gravitatoria se pone de manifiesto de una manera diferente, de una forma puramente geométrica, mediante la modificación de la propia esencia y forma del espacio-tiempo. Esto suponía un cambio radical de enfoque, una nueva teoría de la gravitación que modificaba y corregía a la ley de la gravitación universal que tan brillantemente había establecido Isaac Newton casi doscientos cincuenta años antes.

Un sabio extravagante y divertido
La imagen de Einstein como extravagante científico de cabellos blancos enmarañados es un icono universal. Se le asocia con ideas brillantes pero especialmente es reconocido por sus ideas pacifistas y sus frases célebres y anécdotas. Se cuenta que en una fiesta en la que coincidió con Marilyn Monroe, esta le propuso ener un hijo. «Imagínese, con su inteligencia y con mi belleza sería alguien fenomenal», le dijo la sensual actriz norteamericana. Pero Einstein contestó «Quizá no sea tan buena idea, imagínese si nace con mi belleza y su inteligencia».

En otra ocasión, su chófer, que lo acompañaba siempre a impartir conferencias a lo largo Estados Unidos, bromeó sobre si podría él dar la charla, puesto que aseguraba que la había escuchado tantas veces que se veía capaz de contarla él mismo. Así sucedió, y cuando una persona del público le hizo una pregunta al falso Einstein, este dijo, «esa pregunta es tan fácil que hasta mi chófer (que en realidad era Einstein) podría contestarla». Y así lo hizo, porque estaba sentado entre el público.

Un creyente convencido
Cuando a principios del siglo XX empezó a cobrar fuerza la Física Cuántica, Einstein no le dio mucho crédito. Frente a los cálculos cuánticos en los que la probabilidad y la incertidumbre juegan un papel fundamental él prefería una Física totalmente determinista. De ahí la frase que se le atribuye de «Dios no juega a los dados».

Otra anécdota relevante de su forma de pensar tiene que ver también con la religión. Se cuenta que cierta vez fue a cortarse el pelo y, como era su costumbre, inició una charla con el barbero, que defendía la idea de que Dios no existe. Al preguntarle Einstein por qué, el barbero afirmó: «Porque hay demasiadas personas en el mundo que hacen daño a otros. Y si Dios existiera, no debería existir el mal». Cuando terminó, Einstein salió y se encontró con un joven de barba larga. El científico le paró y le pidió que entrase con él a la barbería. Lo hicieron, y entonces le dijo al sorprendido barbero: «Este joven es la evidencia de que los barberos no existen». El barbero le contestó que por supuesto que existían, puesto que allí estaba él, «sólo que este joven no se acerca a mí para que le arregle la barba», dijo. Y Einstein respondió «Pues entonces es lo mismo, Dios existe pero las personas malas no se acercan a él».


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Albert Einstein, nació en Alemania, 14 de marzo de 1879 y murió en Princeton, Estados Unidos, 18 de abril de 1955) fue un físico alemán de origen judío, nacionalizado después suizo y estadounidense. Es considerado como el científico más conocido y popular del siglo XX.


Albert Eisntein en 1921
Foto: Ferdinand Schmutzer

En 1905, cuando era un joven físico desconocido, empleado en la Oficina de Patentes de Berna, publicó su teoría de la relatividad especial. En ella incorporó, en un marco teórico simple fundamentado en postulados físicos sencillos, conceptos y fenómenos estudiados antes por Henri Poincaré y por Hendrik Lorentz. Como una consecuencia lógica de esta teoría, dedujo la ecuación de la física más conocida a nivel popular: la equivalencia masa-energía, E=mc². Ese año publicó otros trabajos que sentarían bases para la física estadística y la mecánica cuántica.

En 1915 presentó la teoría de la relatividad general, en la que reformuló por completo el concepto de gravedad.3 Una de las consecuencias fue el surgimiento del estudio científico del origen y la evolución del Universo por la rama de la física denominada cosmología. En 1919, cuando las observaciones británicas de un eclipse solar confirmaron sus predicciones acerca de la curvatura de la luz, fue idolatrado por la prensa.4 Einstein se convirtió en un icono popular de la ciencia mundialmente famoso, un privilegio al alcance de muy pocos científicos.

Por sus explicaciones sobre el efecto fotoeléctrico y sus numerosas contribuciones a la física teórica, en 1921 obtuvo el Premio Nobel de Física y no por la Teoría de la Relatividad, pues el científico a quien se encomendó la tarea de evaluarla no la entendió, y temieron correr el riesgo de que luego se demostrase errónea. En esa época era aún considerada un tanto controvertida.

Ante el ascenso del nazismo, Einstein abandonó Alemania hacia diciembre de 1932 con destino a Estados Unidos, donde se dedicó a la docencia en el Institute for Advanced Study. Se nacionalizó estadounidense en 1940. Durante sus últimos años trabajó por integrar en una misma teoría la fuerza gravitatoria y la electromagnética.

Aunque es considerado por algunos como el «padre de la bomba atómica», abogó por el federalismo mundial, el internacionalismo, el pacifismo, el sionismo y el socialismo democrático, con una fuerte devoción por la libertad individual y la libertad de expresión. Fue proclamado como el «personaje del siglo XX» y el más preeminente científico por la revista Time.





 


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