Jess McIver: “Les ones gravitacionals ens permetran retrocedir en el temps fins a instants després del Big Bang”

Van caldre milers de científics, els instruments més sensibles que s'han desenvolupat mai i dècades de recerca perquè el setembre del 2015 els físics poguessin confirmar que, un cop més, Einstein tenia raó. Aquell dia es van detectar per primer cop ones gravitacionals, ondulacions de l’espai-temps que arriben a la Terra procedents dels esdeveniments més violents que es produeixen a l’Univers, com ara explosions i col·lisions d’objectes supermassius. El premi Nobel de física n’havia predit l’existència a la seva Teoria General de la Relativitat, però fins a aquell moment, no s’havien pogut identificar.

Aquests senyals suposen nous ulls per endinsar-se en els misteris de l’Univers i permeten observar fenòmens invisibles als telescopis tradicionals, des de forats negres fins a estrelles de neutrons i, fins i tot, els primers instants després del Big Bang.

Convidats per l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), ubicat al campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), aquesta setmana s’han reunit a Barcelona prop d’un miler d’investigadors de tot el planeta per compartir els últims resultats i avenços en ones gravitacionals. Pertanyen a les tres col·laboracions més destacades en aquest camp, la nord-americana LIGO, l’europea Virgo i la japonesa KAGRA. Jess McIver (Schenectady, Nova York, 1987) és astrofísica, investigadora a la Universitat de la Colúmbia Britànica (Canadà) i portaveu de la col·laboració LIGO.

 

Per què investiga les ones gravitacionals?

Perquè m’apassionen les històries. De nena vaig llegir una història sobre una expedició a prop del pol Nord per estudiar les aurores boreals i em va semblar fascinant poder entendre aquests fenòmens que han captivat els humans milers d’anys. Allò em va portar a estudiar física a la universitat, on vaig entrar a través d’un professor d’astronomia a fer recerca en un grup relacionat amb les ones gravitacionals. Mai n'havia sentit a parlar, però com més aprenia sobre elles, més em semblava que eren una cosa realment salvatge, inexplorada, nova. I em va enganxar. També hi va sumar el fet que la comunitat científica al darrere és meravellosa.

Quina història expliquen les ones gravitacionals diferent d'altres àrees de l’astronomia?

Són molt singulars i potents perquè, a diferència de la llum, es propaguen a través de la Terra, del gas, de la pols, de les galàxies. Si som capaços de construir detectors prou sensibles, podrem detectar aquestes ones viatjant distàncies realment vastes, a milers de milions d’anys llum de distància, i ser capaços d’esbrinar quin fenomen va produir-les. Amb elles, podrem retrocedir en el temps i fins i tot arribar a instants després del Big Bang. I ara ja comencem a poder captar fonts d’aquest senyal que no emeten cap llum.

Com ara?

Dos forats negres que s’han fusionat, per exemple, que és un dels fenòmens més energètics de l’Univers. Fins ara, eren invisibles als nostres ulls, i les ones gravitacionals ens els han revelat.

Què són exactament?

Petites ones en el teixit espai-temps. Són extremadament dèbils i per poder-les captar aquí a la Terra, es requereixen instruments increïblement precisos, com ara LIGO. També una col·laboració de milers de científics, repartits per laboratoris i centres de recerca a tot el món, a més de 20 països.

Per què són tan dèbils?

Cal algun objecte amb una massa semblant a la d’una estrella, com ara dos forats negres rotant un al voltant de l’altre fins a fusionar-se, movent-se, accelerant-se, a una gran fracció de la velocitat de la llum, per produir un senyal que quan arribi a la Terra, estiri i estrenyi l’espai-temps a mesura que hi passa en l’ordre d’un miler de vegades més petit que el diàmetre d’un protó.

¿És per això que ha calgut un segle des que Einstein les va predir per detectar-les?

És que quan Einstein va desenvolupar la Teoria General de la Relativitat, no va preveure els avenços tecnològics que es requereixen per fer aquestes mesures tan precises, com ara els làsers, on va caldre un desenvolupament gegant. Quan vam començar a detectar ones gravitacionals amb LIGO, potser en captàvem una cada dos mesos. Ara en captem una cada dos dies, i això és gràcies al desenvolupament de la tecnologia. Cada cop són més sensibles, els detectors. Cal pensar que, a diferència d’un telescopi, un detector d’ones gravitacionals pot sentir gairebé tot el cel. I és per això que la xarxa, inclosos Virgo i també KAGRA, és tan important perquè és crucial tenir com més detectors millor per poder localitzar d’on procedeix una font i per què ara estem sentint-ne moltes més.

Com contribuirà a l’estudi de les ones gravitacionals la missió espacial LISA, de l’Agència Espacial Europea, prevista per al 2035?

LISA serà el primer observatori d’ones gravitacionals a l’espai i ens permetrà veure longituds d’ona totalment diferents dels senyals que ens arriben. Per exemple, LISA serà capaç de detectar el senyal de dos forats negres que orbiten l'un al voltant de l’altre molt abans que es fusionin i aquesta fusió seria visible als detectors que tenim a la Terra, com Virgo i LIGO. LISA també ens ajudarà a descobrir tota una nova població de fenòmens que no es poden sentir des de la Terra, com ara nanes blanques i estrelles binàries a la nostra galàxia.

LIGO és dels EUA, Virgo d’Europa i KAGRA del Japó. Competeixen o col·laboren?

Hem de col·laborar. Compartim totes les dades i ara estem avançant cap a fusionar-nos i actuar com una sola organització. No és possible fer ciència revolucionària, pionera, innovadora sols. Encara més, si som capaços, junts, de construir nous detectors i millorar els que ja tenim, serem capaços de sentir les primeres parts de l’Univers, anar més enllà del que anomenem l’albada còsmica, que és quan es van formar les primeres estrelles. El més lluny que podem veure emprant només la llum és el fons de microones còsmic, el plasma de l’Univers primerenc on la llum es desplaçava d’un lloc a un altre i no es podia propagar de manera lliure. Aquesta limitació desapareixerà amb les ones gravitacionals.

¿Recorda alguna de les preguntes científiques més difícils a què s’ha hagut d’enfrontar?

Un cop en una classe una nena brillant de set anys em va preguntar què passava a l’altra banda d’un forat negre, quan el travessaves. I em va posar un exemple: ¿si hi llançava una torradora de pa, quan sortís per l’altra banda seria capaç de torrar el pa encara? Em va deixar pensant-hi dies, sobre què vol dir sortir d’un forat negre, i què implica ser el mateix objecte que eres abans si has estat desmuntat.