Kip Thorne: embajador de la Relatividad general

La historia de las ondas gravitacionales comenzó hace justo 100 años. Solo unos meses después de hacer pública la Relatividad General, Albert Einstein pensó en una idea que, en realidad, no era más que una consecuencia de su teoría. Si los objetos  deforman el espacio, entonces deberían crear oscilaciones que se propagan al igual que lo hacen las ondas que genera una piedra cuando cae en el mar  «En junio de 1916 hizo los cálculos y efectivamente encontró que había una solución ondulatoria y predijo la existencia de las ondas gravitacionales», explica Jose Edelstein, profesor de Física Teórica de la USC. Pero Einstein pensó que esa predicción de su teoría era tan difícil de demostrar experimentalmente que incluso llegó a negar su existencia. En 1936 redactó un artículo para Physical Review corrigiendo las ecuaciones e indicado que la solución de las ondas gravitacionales daba como resultado una singularidad, un síntoma de que no se corresponde con la realidad. «El trabajo era incorrecto  y el encargado de revisarlo, el cosmólogo Howard Percy Robertson,  comentó que no era publicable. Einstein se enfadó tanto con el editor que no volvió a escribir para esa revista.  Robertson convenció a un ayudante de Einstein para que le explicara  por qué  el trabajo estaba mal. Finalmente, el científico alemán acabó publicando en otra revista con el resultado contrario y, en el artículo que quedó para la historia, sí menciona las ondas gravitacionales» recuerda Edelstein. 

Sin embargo,  Einstein tenía razón cuando concluyó que dar con esas ondulaciones en el espacio iba a ser realmente complicado. Y eso que, a diferencia de la luz, que no puede atravesar un cuerpo opaco, las ondas gravitacionales pueden viajar por el Universo sin obstáculos. El problema reside en que la interacción gravitatoria es tan débil que detectarlas es extremadamente difícil. «La gravedad es tan débil que con nuestra mano podemos levantar una manzana del suelo, oponiéndonos a toda la fuerza del planeta tierra», comenta  Jose. 

Pero en los años ochenta Kip Thorne, una eminencia mundial en agujeros negros y autor de Gravitation, considerada como la biblia de la gravedad, propuso una fórmula para observar las ondas gravitacionales de forma directa a partir de un principio tan elegante  como simple. Si los cuerpos perturban el espacio, este debería estirarse y encogerse. Usando un interferómetro sería posible captar esas variaciones. Este instrumento mide con gran precisión la longitud de onda de la luz. La idea consistía en lanzar un haz de luz y dividirlo en dos, haciendo que recorran una misma distancia y finalmente reboten  contra un espejo para que regresen al punto de origen. Como la velocidad de la luz es universal e insuperable, si el recorrido es el mismo los dos volverán en fase. Es decir, como la luz es una onda, si un haz regresa en el máximo de la ondulación el otro también lo hará. En caso contrario se observará una diferencia de distancias. Así surgió el LIGO.  

«Tengo una edad suficiente como para recordar a Kip Thorne dando charlas tratando de fichar a estudiantes jóvenes de todo el mundo que quisieran formar parte del experimento. Muchos pensamos que jamás se iba a observar nada, pero uno tiene que sacarse el sombrero», comenta Edelstein. Thorne está ahora entre los favoritos para ganar el Nobel de Física. Einstein nunca recibió ninguno por la Relatividad General y si finalmente acaban dándoselo al norteamericano se hará algo de justicia en su nombre. «Sería el Nobel más directamente ligado a la Relatividad, ya que fue el propio Einstein quien predijo la existencia de ondas gravitacionales», añade. 

Las ondas que LIGO captó fueron emitidas por la fusión de dos agujeros negros hace mil trescientos millones de años, cuando la vida en la Tierra comenzaba a dar sus primeros pasos. La observación generó además otro hito científico que ha pasado más desapercibido pero que tiene igual importancia: la confirmación de la existencia de agujeros negros. Hasta ahora se habían detectado de manera indirecta pero esas ondulaciones son una prueba inequívoca de que el fenómeno, que también fue predicho por la Relatividad, existe.

Además de un físico brillante, Throne es un excelente divulgador que se ha esforzado por acercar al público la ciencia. En 1997 asesoró a Carl Sagan en el guion de Contact, que introdujo fenómenos como los agujeros de gusano. En el rodaje conoció a Lynda Obst, productora del largometraje que le propuso rodar una película sobre su trabajo. En principio el director del filme sería  Steven Spielberg pero finalmente acabó siendo Christopher Nolan. Así nació Interstellar, que explica de manera exquisita  conceptos de la teoría como la dilatación del tiempo. 

Durante el proceso de creación de Interstellar, Thorne trató de convencer a Nolan para introducir las ondas gravitacionales, pero al director le pareció un concepto demasiado complejo para el espectador. En el guion original una potente onda gravitacional llegaba a la Tierra a través de un agujero de gusano que orbitaba Saturno. Finalmente ese punto se sustituyó por una serie de anomalías gravitatorias que detecta Cooper (Mathew McConaughey).  

La película también ha servido para hacer ciencia. Los diseñadores gráficos  llevaron las ecuaciones de Thorne a un ordenador y por primera vez en la Historia, se pudo visualizar cómo es un agujero negro, Gargantúa. Hasta ese momento se conocía muy bien el fenómeno más violento del Cosmos pero las simulaciones siempre habían sido muy pobres. La imagen ha servido para escribir varios artículos científicos.

El largometraje es un recurso excelente, tanto para aprender como para enseñar la Relatividad. Revistas como The American Journal of Physics y Classical and Quantum Gravity, recomiendan a los maestros utilizarla en las aulas. Einstein estaría encantando con ella. «La enseñanza de la física no debería tener nada más que lo que es interesante de ver», dijo el científico  alemán en 1921. «La obra de Einstein es elegante y bella. Explica la realidad física del Universo en el que vivimos. Se puede elegir, por supuesto, vivir de espaldas a lo mejor del legado de nuestra especie pero se corre el riesgo, como canta Rubén Blades, de que si tú no usas la cabeza, otro por ti la va a usar», termina Edelstein.