El megatelescopio bajo las colinas de Limburg se acerca: los físicos están trabajando en la primera prueba

Ocurrió hace aproximadamente mil quinientos millones de años, mucho antes del nacimiento del hombre. Y mucho menos que ya existía la astronomía, la ciencia con la que la humanidad espera sondear el cosmos. Sin embargo, tenemos que retroceder tanto en el tiempo para desentrañar el momento en que dos agujeros negros en colisión, objetos supermasivos que se tragan todo, incluida la luz, lanzaron una rama completamente nueva de la astronomía.

La increíble cantidad de energía liberada en la colisión puso en movimiento el espacio y el tiempo circundantes. Ese escalofrío del espacio-tiempo se desató a la velocidad de la luz en todas las direcciones, como olas en un estanque de rocas, y llegó a la Tierra justo antes de las 11 a. m. de un lunes de septiembre de 2015 que, por lo demás, no tiene nada especial.

El efecto en nuestro planeta fue muy pequeño. La amasó un poquito, comparable al cambio en el nivel del agua del IJsselmeer cuando cae una sola gota de lluvia. Y, sin embargo, los físicos pudieron captar esta onda gravitacional, como se llama la vibración del espacio y el tiempo. Golpeó dos instrumentos de medición recién lanzados en los Estados Unidos, los únicos que pudieron captar la firma de ese viejo golpe del ruido de fondo.

Estos llamados detectores Ligo lo hacían mediante túneles de kilómetros de largo por los que pasaban rayos láser, que se reflejaban en espejos en los extremos. Están sintonizados para distraer la atención de cambiar la trayectoria del láser cuando pasa una onda cósmica. Dos años después de la medición, los pioneros detrás de Ligo ganaron rápidamente el Premio Nobel de Física.

Esa primera medición abrió una ventana completamente nueva en el universo. Hasta entonces, los astrónomos observaban el espacio utilizando principalmente luz, radiación de calor, ondas de radio, radiación de microondas, etc. Todas y cada una de las apariencias de las mismas ondas electromagnéticas, en las que sólo difiere la longitud de onda. El vaivén del espacio y el tiempo de repente les dio a los astrónomos un nuevo sentido cósmico. Era como si hasta hace poco solo pudieran ver el universo, pero ahora de repente pueden escucharlo.

Millones de veces más sensible

Un avance rápido hasta ahora, un puñado de años y unas pocas docenas de mediciones confirmadas más tarde, y los físicos y astrónomos ya sueñan con más. Desde un instrumento de medición para la próxima generación, un detector de ondas gravitacionales europeo que es, para algunas frecuencias de vibración, hasta un millón de veces más sensible que sus predecesores, de modo que puede captar miles de señales por día. Se espera que tal instrumento pueda captar incluso los más leves temblores de las profundidades cósmicas y estudiar el universo durante sus primeros momentos, una fracción de segundo después del Big Bang.

Ese período es completamente inaccesible incluso para los nuevos telescopios “ordinarios” más poderosos, porque el universo en ese momento estaba tan densamente empaquetado y caliente que era completamente impenetrable para todo, desde la luz visible hasta la radiación de microondas. Las ondas gravitacionales, sin embargo, los atraviesan sin esfuerzo.

El paisaje montañoso de Limburgo, o más bien: un lugar a más de 250 metros por debajo de ese paisaje, es una de las dos ubicaciones posibles para el megaproyecto científico que puede absorber estas ondas primordiales. El gobierno holandés liberó recientemente más de 900 millones de euros a través del Fondo Nacional de Crecimiento. De esto, 42 millones se pagarán en breve, destinados a la investigación preliminar y el amaño de la organización. Si tiene éxito, le seguirán otros 870 millones más adelante, cuando el instrumento esté realmente construido en los Países Bajos.

Porque también compite Italia, con las minas de Sos Enattos en Cerdeña como posible ubicación. Los estudios preliminares muestran que ambos lugares son adecuados para albergar el instrumento. El telescopio debe estar a gran profundidad bajo tierra, de modo que esté protegido contra las vibraciones de, por ejemplo, los camiones que pasan. Además, la región en sí debe ser estable, de modo que sea lo suficientemente “tranquila” para medir las ondas gravitacionales. La decisión final se tomará alrededor de 2025 sobre dónde se colocará el Telescopio Einstein, porque así se llamará.

Sala de control llena de cajas

En la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Maastricht, donde el inglés es el idioma oficial, los físicos están construyendo una configuración de prueba que responderá a los problemas tecnológicos más importantes que rodean al nuevo megatelescopio. A unos cientos de metros de las orillas del Mosa, en el edificio negro como la tinta en el exterior que solía ser la editorial y la imprenta del diario. El Limburgués casas, ahora se está construyendo el ETpathfinder (en su totalidad: Einstein Telescope pathfinder), una variante mini del Telescopio Einstein con túneles de 20 metros, donde el real pronto tendrá ‘brazos’ de 10 kilómetros.

“Esta configuración es demasiado pequeña para medir las ondas gravitacionales”, dice el físico Stefan Hild, líder del proyecto de ETpathfinder, mientras observa desde una habitación llena de vidrio en la nueva facultad; hasta hace unos cinco años, la Universidad de Maastricht no realizó ninguna investigación en la física fundamental: mirando hacia abajo en los primeros contornos del futuro mini detector. “Este será el único lugar en el mundo donde podrá probar toda la tecnología necesaria, tubos de vacío, láseres, espejos, etc. juntos”, dice. ‘En ese sentido, no nos importa si el Telescopio Einstein está a la vuelta de la esquina, o al menos en Italia. Incluso vamos a investigar para los estadounidenses, que están trabajando en su propio sucesor de Ligo.’

En la propia sala se ven medias torres y torres enteras, en las que pronto se colgarán los espejos. Los conectores envueltos en plástico se encuentran en el suelo. Un centro de control justo al lado de la sala del nuevo instrumento, que pronto se parecerá a las conocidas salas de control en los sitios de lanzamiento de cohetes, todavía está lleno de cajas sin empaquetar. ‘Todo tiene que estar terminado aquí para fin de año’, dice Hild.

O bueno: ‘terminado’… en realidad prefiere no hablar de eso. ‘Este experimento nunca termina. Puede usarse durante las próximas décadas para probar tecnología cada vez más moderna para todo tipo de experimentos de ondas gravitacionales”, dice.

Comenzando con el Telescopio Einstein, que no solo se está haciendo más grande que los detectores Ligo o su contraparte europea Virgo, sino que también está experimentando algunos cambios importantes debajo del capó. “No hay otra manera”, dice Hild. ‘Queremos medir de diez mil a un millón de veces con mayor precisión. El Telescopio Einstein será un factor de tres más grande y, por lo tanto, más sensible, pero estás lejos de eso. Por lo tanto, hay que adaptar la tecnología.’

Por ejemplo, los físicos intentan evitar incluso el diminuto movimiento marrón, el movimiento alimentado por calor de las partículas individuales, enfriando todo, incluidos los espejos, a más de 260 grados bajo cero. “Pero los espejos de vidrio que ahora se usan en Ligo y Virgo no funcionan bien a esas temperaturas extremadamente bajas”, dice Hild. Es por eso que están cambiando a silicio y reemplazando los láseres con variantes súper estables con una longitud de onda diferente. Solo: nadie tiene mucha experiencia con eso todavía. “Así que necesitas algo como ETpathfinder para eso”, dice Hild.

La verdadera naturaleza de la gravedad.

Hild también espera con ansias lo que encontrará en el futuro el hermano mayor de ‘su’ pionero, el propio Telescopio Einstein. “Si me preguntas qué me da energía, qué me hace levantarme de la cama por la mañana, son todos los descubrimientos inesperados que puedes hacer con un detector tan grande”, dice. ‘Con Ligo y Virgo, por ejemplo, descubrimos agujeros negros con una masa totalmente inesperada. Actualmente hay dos mil artículos especializados que tratan de explicar esto’, dice.

Pero, enfatiza Hild, los descubrimientos inesperados por sí solos no son suficientes. “Seamos realistas: con una promesa tan vaga, nadie te dará dinero”, dice entre risas. “Es por eso que también hay docenas de temas importantes en física y astronomía en los que sabemos con certeza que el Telescopio Einstein puede hacer una contribución decisiva”.

Por ejemplo, el dispositivo puede ayudar a explicar en qué consiste la materia oscura, un ‘algo’ invisible que solo puedes descubrir indirectamente, por ejemplo, porque su gravedad evita que las galaxias se separen. La materia oscura puede consistir en pequeños agujeros negros que se formaron poco después del Big Bang. Y podría encontrar el Telescopio Einstein.

“Pronto podremos medir lo que hay dentro de los agujeros negros”, dice Hild. Hasta ahora, esto se consideraba imposible porque nada puede escapar de un agujero negro, ni siquiera información sobre su interior. “Pero es posible que podamos deducir algo sobre el interior a partir de los ecos de una colisión entre dos agujeros negros, que el Telescopio Einstein pronto podrá escuchar”. ¿Todo lo que se necesita para eso? Un detector gigantesco, 200 metros debajo de las colinas de Limburg. La respuesta a los enigmas astronómicos más profundos nunca ha estado tan lejos y tan cerca al mismo tiempo.