La Ràdio Sideral, un viatge cósmic.
Hola còsmiques i còsmics, benvingudes i benvinguts a la Ràdio Sideral, el programa on viatgem per l'univers sense sortir de la Terra. Avui us portem un episodi molt especial, un programa diferent, un programa que surt de l'estudi, perquè avui parlarem d'un dels descobriments més revolucionaris de la física moderna, les zones gravitacionals. Ondulacions de l'espai i temps provocades per alguns dels esdeveniments més violents de l'univers, com la col·lisió de forats negres o estrelles de neutrons.
Però el que fa aquest programa que encara sigui més especial és que avui farem una cosa que no havíem fet mai. I és que per primera vegada farem una entrevista a peu de carrer, directament, amb una investigadora que treballa en aquest camp fascinant. Sortirem de l'estudi, mirarem el cel i parlarem de l'univers. Així que prepareu-vos perquè avui l'univers no només veurem el cel, sinó que el sentirem. Comencem. Les Amèriques Astronòmiques
Hola a tothom! Tornem un dia més amb les efemèrides astronòmiques més destacades de la setmana. Ens centrarem avui en objectes del Sistema Solar. I és que, a banda de la lluna plena reglamentària de Setmana Santa, aquesta setmana serà el millor moment fins al juny per veure el planeta més proper al Sol, Mercuri.
Aquest es trobarà vist des de la Terra en el punt més allunyat de la nostra estrella i per tant la llum de la mateixa no ens molestarà tant per observar-lo. Tant Mercuri com Venus són dos planetes que estan més a prop del Sol que la Terra i per tant nosaltres des d'aquí els veiem sempre donar voltes al voltant del Sol i per tant sempre estan al seu voltant.
No els podrem veure mai a mitjanit, ja que el Sol es troba llum de l'horitzó i, per tant, aquests dos planetes també. Mercuri en especial, en ser el més proper, sempre està molt, molt a prop del Sol. I la major part del temps, quan està per sobre de l'horitzó, es troba tan a prop del Sol que la llum que ens arriba de Mercuri no és prou potent com per guanyar a la llum del Sol. Però aquesta setmana això no serà així.
Mercuri s'alçarà sobre tres quarts de set del matí i fins tres quarts de vuit el Sol no sortirà. Això ens permetrà veure Mercuri durant aquesta hora, tot i que el millor moment serà sobre un quart de vuit, quan el planeta ja estigui prou alt com per sobresortir entre arbres i edificis, però el Sol encara estigui prou a baix i li quedarà una bona estona per sortir i, per tant, il·luminarà menys.
Si voleu gaudir d'aquest planeta, que com ja podreu intuir és dels més complicats de veure, haureu de matinar i buscar un horitzó est sense obstacles, com per exemple la mar Mediterrània, o aconseguir pujar a un local on tot el nostre entorn ens quedi per sota.
I per acabar, si voleu també gaudir de Venus, l'altre planeta interior, el podreu observar a primera hora de la nit també durant aquesta setmana, des de mitja hora després de la posta de sol fins que el planeta s'amagui sota de l'horitzó sobre tres quarts de deu de la nit aproximadament. Una setmana més, sortiu d'aquí amb molta feina per fer i així doncs, a observar.
Bé, doncs, avui estem al carrer d'una manera molt especial perquè la nostra convidada, Lucía Castells, quan li vaig fer la proposta de fer l'entrevista al carrer perquè em va dir que estava a Tarragona i vaig pensar quina oportunitat més bona
de per fi, trobar-nos aquí en un espai obert i poder-li fer-li una entrevista per parlar d'uns temes tan espectaculars com els que ara ens donarà. Com bé hem mencionat abans, Lucía Castells és investigadora, treballa en la tesis doctoral del que seria tota la matèria relacionada amb les zones gravitacionals...
i darrerament ha fet xerrada sobre les sonades o els ecos del Big Bang, la formació estelar. Lucía, moltíssimes gràcies per estar amb nosaltres a la Ràdio Sideral. Moltes gràcies a tu per convidar-me.
Bien, Lucía, tú eres de Zaragoza y para nuestros oyentes, cuando nosotros hablamos de ondas gravitacionales, claro, la única palabra que nos viene a la mente son ondas que entendemos, ¿no? Como las ondas de radio, las ondas de tele... Y yo me pregunto, y nos preguntaríamos los oyentes, ¿qué son las ondas gravitacionales?
Primer de tot, com tu has dit, el que ens veiem a la cabeça quan parlarem de ondas són ondas de radio, ondas electromagnètiques... I són, efectivament, oscilacions, el que tot el món pot tenir en la cabeça quan penses en una onda, només que, en aquest cas, són oscilacions de l'espai-tiempo.
Para que nos entendamos, es un ejemplo que yo suelo poner para explicarlo, es cuando tú vas a un lago y las aguas están súper tranquilas y están calmadas y tú tiras una piedra, lo que ocurre es que el agua se perturba y estas perturbaciones se propagan hacia afuera en forma de ondas, hasta que al final el agua se vuelve a calmar y vuelve a quedarse quieta. Pues lo mismo sucedería en el universo cuando se dan eventos y sucesos muy energéticos
o con mucha masa en los que se libera muchísima cantidad de energía, que son capaces de perturbar el espacio-tiempo. Y estas perturbaciones se propagan en forma de ondas, que son las ondas gravitacionales. Y aquí hay un matiz importante porque estas ondas no serían exactamente como las
los rayos de luz, las ondas electromagnéticas, que se propagan por el espacio. No, no, es que aquí es el propio espacio-tiempo el que se está estirando y contrayendo, oscilando, y es esto lo que se propaga, el propio espacio-tiempo en forma de ondas gravitacionales.
Entonces, a ver, para que yo le dé un poquito de vuelta la cabeza, porque ahora mismo, mientras tú lo estabas explicando tan llanamente, escuchábamos ondas que venían procedentes de los sonidos que hay aquí en la calle, tenemos que imaginarnos como si fuese el universo como una especie de lago
Y cuando hay esas energías, ese lago de materia se oscila. ¿Y de eso cómo se puede detectar? Porque yo sé que hasta hace muy poquito, esto era algo teórico,
Y bueno, ahora ya digo recientemente, pero hace unos años se detectó por primera vez. Entonces, ¿cómo se puede detectar este tipo de ondas gravitacionales?
Aquí, efectivamente, poniendo el simil del lago, el agua sería el espacio-tiempo y las ondas, las ondas gravitacionales, que se dan, por ejemplo, en la colisión de dos agujeros negros. Claro, la colisión de dos agujeros negros es un suceso súper violento, súper energético y por eso es capaz de perturbar el espacio.
Aquí el que passa és que quan t'has una massa molt grande en el Universo, o en aquest cas una col·lisió d'agujers negros, el espai se curva. El espai no seria una línia recta, sinó que adquire una forma, precisament per la presència d'un objecte molt masivo.
I les ondas gravitacionales són l'espai-tiempo que s'estira i s'contrae, és a dir, les longitudes s'amplïen i s'contraen i s'augmenta la longitud i s'reduce precisament per quan passa una ondas gravitacional. Com les podem detectar? Aquí, com s'han detectat quan s'anunció per primera vegada que ara s'acaba de complir 10 anys de l'anunci de la primera detecció de ondas gravitacionales, eren els interferòmetres LIGO i VIRGO.
Que esto es lo que son unos interferómetros que emiten un haz de luz, el haz de luz se refleja en unos espejos y va a parar a un detector. Entonces, en ese detector, cuando el haz de luz ha viajado una determinada distancia,
els haces arriben sincronitzats en fase i una aniquilació d'aquesta lluita. Tu no observes res en el detector, perquè aquests haces de lluit arriben a la vegada. I això passa quan els haces recorren la mateixa distància. Però quan passa una onda gravitacional, aquestes distàncies
se contraen o se estiran. Y eso tú lo observas en el detector, porque ves unos pulsos pequeños de luz precisamente como consecuencia de que haya pasado una onda gravitacional. Y así es como se detectaron, así es como funcionan los interferómetros de LIGO y VIRGON, midiendo variaciones pequeñísimas en la distancia
que hayan podido ocurrir precisamente porque ha pasado una onda gravitacional. Esto, cuando yo doy charlas, pongo un vídeo que se ve estupendamente, solamente explicándolo de palabras, espero haberme explicado bien, pero básicamente es eso, es medir variaciones muy pequeñas en la distancia que tú observes, en la distancia que han recorrido unos haces de luz.
Entonces, con esa detección, digamos que las medidas del universo hasta ahora estaban consensuadas, pero ahora las medidas se han modificado o siguen siendo las leyes, siguen siendo las mismas o se han adoptado algunas modificaciones gracias a esa consecuencia de ese descubrimiento y de esa confirmación del hallazgo de ondas gravitacionales.
Bueno, las ondas gravitacionales son variaciones pequeñísimas, pequeñísimas. De hecho, las que se detectaron, que esto es una labor de ingeniería tremenda, porque, claro, es que cualquier cosa puede contaminar la medida de los interferómetros de Ligo y Virgo. Un pequeño terremoto que hay en ese momento, un tren que esté pasando de...
Per això hi ha molts interferòmetres funcionant repartits per el món, per aislar tot aquest ruïd i poder aislar el que seria la segal. I són variacions mínimes de la milésima part del tamaig d'un protó.
No recuerdo exactamente el número, pero sí, va por ahí el orden de magnitud. Variaciones realmente muy pequeñas que serían irrelevantes en nuestro día a día. De hecho, todas estas cosas de relatividad general
No las utilizan los astrofísicos. Los astrofísicos trabajan con la gravedad entendida como la entendía Newton, como una fuerza entre dos masas que se atraen. Y estas cosas de la relatividad general de Einstein, de que el espacio-tiempo, la gravedad es el espacio-tiempo que se curva, las ondas gravitacionales estarían más reservados para eventos muy energéticos, como pueden ser las colisiones de agujeros negros, de estrellas de neutrones o el Big Bang.
Y ahí entramos, en el Big Bang. Recientemente has realizado diferentes charlas y te han realizado entrevistas, por lo que resulta ser, bueno, uno de los proyectos que estás realizando ahora mismo, que es tu tesis doctoral, ¿no? Estamos hablando de ecos del Big Bang. Exactamente ecos del Big Bang, ¿qué se supone que es?
Jo l'ai titulat així la charla d'Ecos del Big Bang perquè les ondas gravitacionales que es van emitir en aquestes primeres etapes de l'univers, ens han arribat fins al dia d'hòi com si fuesen ecos, com si fuesen restos de aquest univers primordial,
que actualmente existen en el universo como si fuesen un fondo de radio y que podemos detectar y que contienen información sobre esas primeras etapas del universo y los procesos que las originaron. En el universo primigenio, y estamos hablando de cuando el universo tenía apenas segundos de vida o microsegundos, incluso milisegundos,
una serie de sucesos, como transiciones de fase cosmológica, que ahora podemos hablar un poco más del tema, que emitieron ondas gravitacionales. Y estas ondas gravitacionales han viajado junto con la historia del universo, sufriendo una serie de deformaciones, diluyéndose junto con la expansión del universo, perdiendo energía, sufriendo redshift, es decir, aumentando la longitud de onda, disminuyendo la frecuencia de estas ondas, hasta llegarnos a día de hoy.
y a día de hoy nos han llegado como si fuesen precisamente un fondo de radio. No sé si a la gente que está escuchando les suena el fondo cósmico de microondas, que son fotones que se emitieron en estas primeras etapas del universo y que nos han llegado a día de hoy. Pues esto sería lo mismo, pero con ondas gravitacionales.
Y estas ondas, si se detectan, contienen información muy valiosa, precisamente, de cómo era el universo en estos primeros instantes, de qué temperatura tenía, cómo funcionaba la física en esas primeras etapas y, precisamente, también nos pueden ayudar a descubrir nueva física, física más allá del modelo estándar, de la teoría de la física de partículas que conocemos actualmente.
Entonces estamos hablando de un planteamiento de cara al futuro porque romper o decir que vamos más allá de las leyes de la física actuales o clásicas, por así decirlo, y entendiendo que estos universos primigénicos
en los cuales había estallidos de energía y gracias a las ondas gravitacionales antiguas o primigénicas podemos tener este tipo de reacciones y estos estudios, entonces esto nos puede servir a su vez para poder medir otros elementos, ¿no? ¿Voy bien o me estoy perdiendo? ¿A qué otros elementos te refieres? Perdón.
Por ejemplo, colisiones de galaxias o... Bueno, más que colecciones de galaxias, en el principio había los cuásares... No sé, ¿cómo se distribuiría el universo en ese aspecto, en ese periodo tan inicial?
Esos son cosas que queremos ver con toda la información que recibamos de detectar estas ondas gravitacionales. De qué estaba hecho el universo en estas primeras etapas, si hubo agujeros negros primordiales que pudieron contribuir a que se emitiesen estas ondas gravitacionales.
Y si se produjeron transiciones de fase cosmológica, que es lo que he comentado antes, que una transición de fase cosmológica precisamente es un cambio en el estado del universo, un cambio profundo en la estructura del universo y las leyes de la física. Cuando el universo se está expandiendo y precisamente a raíz de esa expansión se enfría,
se puede producir una transición de fase, un cambio de estado, del mismo modo que el agua cuando está en estado gaseoso porque está muy caliente, se enfría y pasa a estado líquido y si la sigues enfriando a estado sólido, lo mismo ocurrió en el universo. El universo estaba muy caliente, se expandía, bajaba la temperatura
y se produjeron estos cambios de estado que supusieron una reorganización en las leyes de la física. Por ejemplo, cuando los quarks, que son las partículas que forman los núcleos de los átomos, estaban libres, precisamente a raíz de que estaba todo muy caliente, al enfriarse se juntaron para formar los protones y los neutrones, y esto supone un cambio en la estructura del universo. O también el mecanismo de Higgs, que es otro cambio de estado,
Antes del mecanismo de Higgs, las partículas no tenían masa. Y el universo, al enfriarse y al producirse en el bosón de Higgs un cambio en su estructura, las partículas, como los electrones, adquirieron masa. Y esto, obviamente, es un cambio súper importante en cómo funcionan las leyes de la física y cómo es el universo. Y todos estos procesos pudieron emitir ondas gravitacionales
Y todas estas ondas son las que contienen información de todo esto que me estabas comentando, de qué pudo haber en el universo que originase esta emisión de ondas.
Claro, porque cuando hablamos de que estamos detectando este tipo de elementos antes tan enormes... A la hora de ponerte en el estudio y de elaborar estos proyectos tan interesantes y tan épicos...
¿En qué información? O sea, ¿dónde están los recursos en los cuales puedes recabar y puedes investigar?
¿Los recursos que tenemos para detectarlos te refieres? Pues eso está complicado. Muchos son proyectos a futuro, que se están ahora estudiando de forma teórica, pero no hay a corto plazo un plan para ponerlos en marcha. Aunque sí que es cierto
Hi ha una col·aboració, i hi ha diverses col·aboracions, però la més important és una que es diu NanoGraph, que està... quiere estudiar aquest fondo cósmico de ondas gravitacionales, estudiando ondas de molt baixa frecuencia.
En el que lo hace es con un método que se llama Pulsar Timing Array, que consiste en los púlsares, que por si hay gente a la que le suene, pero otros no lo conocerán, son estrellas de neutrones que giran muy rápido sobre sí mismas y que emiten haces de radiación electromagnética. Y estos haces, cada vez que la estrella gira y este haz apunta a nosotros, lo percibimos y lo podemos detectar.
Y las estrellas giran de una forma súper precisa, es decir, que estos haces nos llegan como si fuesen pulsos de luz con un periodo súper, súper preciso. Entonces, claro, cuando tú detectas un pequeño...
una pequeña retraso en el tiempo de llegada de estos pulsos a la Tierra. ¿Esto a qué se puede deber? A que ha pasado precisamente a que hay una onda gravitacional que esté modificando las distancias entre este pulsar y la Tierra. Y lo que utilizan estas colaboraciones como Nanograph y Pulsar Timing Array son una red de decenas de púlsares que estudien patrones
en estos retrasos del tiempo con el que estos pulsos de radiación electromagnética nos llegan a la Tierra, precisamente para poder detectar ondas gravitacionales del fondo cósmico, ondas de muy baja frecuencia. Y de hecho, en 2023, en junio,
se anunció la primera detección de este fondo cósmico de ondas gravitacionales que no han sabido decir todavía cuál es la fuente, si es una fuente cosmológica precisamente de estos primeros eventos del universo primordial o si es una fuente astrofísica de agujeros negros supermasivos que haya en el universo y que también estén emitiendo ondas y que esto se junte y al final... porque el fondo cósmico de ondas gravitacionales es un caos, allí hay un montón de fuentes contribuyendo y al final
és una señal super ruidosa en què és molt difícil aislar cada un dels eventos per separat. No han sabut dir-nos qual és la fonte en concreto de aquestes ondas, però ja és un avance que s'han poden detectar. Això ja és un salt superimportante.
realmente yo estoy alucinando porque además pienso poder detectar este tipo de elementos pero luego analizar este tipo de elementos esta información que llega requiere computación y requiere tiempo de computación para poder sacar información
Bueno, no quiero entrar más allá de ello porque creo que es bastante interesante. Pero ahora me centraré en una cosa que me sorprende y es...
¿Por qué no se escucha o no se hace público o la gente no entiende esto? ¿Por qué crees que falta información o no interesa este tipo de elementos tan bonitos y que en el fondo esto nos conmueve porque no deja de ser parte de nuestra historia?
Bueno, yo creo que aquí lo que pasa es que hasta hace diez años, antes de que Ligo y Virgo detectasen estas ondas, las ondas gravitacionales eran una cosa de frikis, de físicos teóricos que no se tenía la confirmación de que existiesen. Era una cosa que estudiaban los físicos de forma teórica
Y hasta que no se detectaron entraba en el marco de lo muy teórico. Ahora que se han detectado, desde hace unos años, desde hace diez años,
se han puesto un poco de moda y de hecho ahora hay bastante financiación para todos los proyectos que tengan que ver con ondas gravitacionales, pero acabamos de empezar, como quien dice, porque diez años en verdad no es tanto tiempo. Y sí que se está empezando a dar más a conocer lo que son las ondas gravitacionales en charlas de divulgación y eventos de divulgación para el público general, precisamente por eso, porque ya tenemos datos,
ja podem treballar amb evidència empírica. Però les ondas gravitacionales primordiales i les del Fondo Cósmico de Microondas, precisament perquè encara estan en la fase teòrica en què no tenim dades, no tenim tanta... Sigue encara en el marco teòric, encara no ha passat al públic general. Jo crec que cal donar-li un poc de temps i esperar a que podamos tenir més evidència que podamos ensenyar-li a la gent.
Bueno, pues es una pasada que empiecen a haber financiaciones y que empiecen a creer en esto. Ya para acabar, me ha encantado cómo lo explicas, cómo lo vives. ¿A ti qué te ha hecho? ¿Qué te motivó este campo? ¿Qué fue aquello que dijiste? Mira, esto es lo que realmente me apasiona.
A mi, que sempre me han gustado moltíssim les matemàtiques, i jo tenia clar que volia fer alguna cosa de ciencias i sobretot investigació, és una cosa que m'encanta. I que t'ha que veure amb moltes calculs numéricos, moltes matemàtiques, per això m'interesse per la física teòrica. I després ja quan em vaig començar a la carrera de física, empecé a fer física,
Me fascinó muchísimo cómo el universo se ajusta también a las matemáticas, cómo las matemáticas explican de forma tan precisa cómo funciona el universo, las leyes de la naturaleza, todo, y es una cosa que me fascina tanto,
Que ahí es cuando dije, yo quiero investigar más del tema y ahí es cuando empecé a hacer el doctorado. Pero sí, básicamente es eso. Es que me resulta fascinante cómo funciona el mundo y sobre todo cómo lo podemos explicar con lo que son las matemáticas.
Pues Lucía, muchísimas gracias por todo. Ha sido un placer tenerte aquí en la Radio Sideral. Ya solo para acabar, si las ondas gravitacionales fueran unas ondas musicales, ¿de qué instrumento estaríamos hablando? Uff, yo creo un bajo, yo lo veo como un bajo, sí. Pues muchas gracias Lucía, ha sido un placer. Muchas gracias a ti.
Hola a tothom! Avui us proposo una pregunta de ciència-ficció però amb resposta real. Què passaria si el sol es convertís de cop en un forat negre? Podria semblar el final del sistema solar, però la realitat és molt més sorprenent.
Primer de tot, una cosa clau. Si el Sol es convertís en un forat negre amb la mateixa massa, la Terra continuaria orbitant exactament igual. No sortiria ni disparada ni seria engolida. Per què? Doncs perquè la gravetat depèn de la massa, i aquesta no canviaria. Des del punt de vista gravitatori, res ha passat. Ara bé, el gran problema seria un altre, la llum i la calor.
El sol deixaria d'emetre energia i la terra quedaria a les fosques. En només uns dies la temperatura començaria a baixar ràpidament. En poques setmanes estarien per sota dels menys 100 graus i amb el temps els oceans es congelarien per la superfície.
La vida, com la coneixem, desapareixeria, encara que potser alguns microorganismes podrien sobreviure durant un temps sota el gel o a prop de fons geotèrmiques.
Però aquí ve una curiositat fascinant. Aquest hipotètic forant negre seria molt petit. Per convertir el sol en un forant negre caldria comprimir tota la seva massa en una esfera d'uns 3 quilòmetres de radi. És a dir, una cosa de la mida d'una ciutat, amb tota la massa del sol concentrada dins.
I encara més, si ens acostéssim massa, la diferència de gravetat entre els peus i el cap seria tan gran que ens estiraria com un espagueti. Aquest fenomen té un nom real, espaguetificació. I una altra curiositat, no veuríem el forat negre directament. El que veuríem seria una regió completament negra envoltada per distorsions de la llum, com si l'espai escorvés al seu voltant.
I tot això, el sol real no acabarà així. No té prou massa per convertir-se en un forant negre. D'aquí a uns 5.000 milions d'anys es convertirà en una gegant vermella i finalment en una nana blanca.
Així que la resposta és curiosa. Si el sol es convertís en un forat negre, el sistema solar no explotaria, simplement quedaria congelat i a les fosques. Una corretòria que a l'univers, fins i tot en els escenaris més extrems, tenen explicacions sorprenentment tranquil·les.
Avui hem fet una cosa ben diferent. Hem sortit de l'estudi, hem parlat de ciència al carrer i hem descobert que l'univers no només es veu, sinó que també es pot escoltar. Hem parlat d'ones gravitacionals, dels objectes més externs del cosmos i d'una nova manera d'explorar l'univers. Gràcies, Lucía Castells, per poder compartir amb nosaltres el seu coneixement i la teva passió per la ciència. I gràcies a vosaltres, còsmiques i còsmics, per continuar viatjant amb nosaltres setmana rere setmana
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