Agujeros negros saliendo disparados tras colisiones y su impronta en las ondas gravitacionales; ¿existen otros mounstruos gigantes que no son agujeros negros? ¿Los podríamos ver? Un experto en estas cuestiones nos lo cuenta.


Continuamos con la segunda y última parte de la entrevista a Juan Calderón Bustillo, investigador Ramón y Cajal en el IGFAE (Instituto Galego de Física de Altas Enerxías). En esta ocasión, ahondaremos en su investigación actual en ondas gravitacionales y objetos exóticos compactos. Pero, antes, un poco de filosofía.

¡Esperamos que os guste!

¿Crees en Dios? ¿Crees que la mente humana podrá comprender la realidad física última?

Sobre Dios, no creo que sea algo que puedas descartar porque no es falsable, así que ni lo afirmo ni lo descarto rotundamente.

Mucha gente asocia a milagros lo que probablemente sea sencillamente experimentar un evento que normalmente acaba en desastre con unas condiciones iniciales poco probables que evitan tal desastre. Sobre la realidad física, si te refieres a si podemos hacer predicciones sobre lo que medimos, está claro que sí sobre un espectro de cosas y situaciones muy grande. Otra cosa es llegar a niveles muy profundos como el principio de todo. Creo que el límite lo marcan las matemáticas que seamos capaces de desarrollar, que van asociadas al cerebro humano. No sé si las matemáticas son lo más óptimo; quizás otra civilización use unas distintas.

¿Qué investigas concretamente ahora?

Trabajo con ondas gravitacionales, que sirven para observar fenómenos astrofísicos que no emiten luz o para obtener información complementaria de los que sí la emiten, como las fusiones de estrellas de neutrones.

Las principales fuentes actuales son pares de agujeros negros. Hay dos vertientes: elaborar algoritmos estadísticos para detectar diferentes tipos de fusiones y, una vez detectadas, extraer la información para decidir qué fuente la produjo. Intentamos ver si estos agujeros negros o estrellas de bosones se comportan como dice la Relatividad General de Einstein, buscando posibles violaciones de la teoría.

También medimos efectos de gravedad fuerte como el retroceso gravitacional quesufre un agujero negro formado a partir de otros dos.

Otro campo es la observación por multimensajeros y la astronomía de poblaciones para entender, mediante la estadística de muchas observaciones, qué fenómenos hay detrás de la formación de esos agujeros negros (metalicidad de las estrellas, dónde se forman, etc.).

Me aburro rápido y no me gusta ir por donde va todo el mundo, así que exploro muchos temas.

Sobre el retroceso de los agujeros negros, ¿cómo se detecta en la onda?

Es una discusión de décadas. Antes se pensaba que habría un efecto Doppler (corrimiento al rojo o al azul), pero eso es incorrecto por física de instituto. El efecto Doppler ocurre con una sirena de ambulancia que emite la misma nota en todas direcciones mientras una fuerza externa la mueve. Un agujero negro es más como un globo pinchado: si ves por dónde sale el aire, sabes hacia dónde va el globo. Hay que entender qué instrumentos están tocando en esa orquesta (la estructura de modos de la onda) y cómo los observan distintos observadores dependiendo de la orientación. Ese es el efecto que buscamos para entender el retroceso.

¿Cómo distinguís un agujero negro de una estrella de neutrones u otros objetos compactos?

Teóricamente es fácil por la deformabilidad; cada objeto se deforma de manera diferente ante una fuerza externa, creando geometrías de espacio-tiempo diferentes que afectan a la onda. Es un efecto sutil difícil de medir hoy. Además, cuando dos agujeros negros se fusionan, el resultado se relaja rápidamente (ringdown), mientras que dos estrellas de neutrones forman una estrella hipermasiva con una fenomenología muy distinta antes de colapsar. También se espera emisión electromagnética en las estrellas de neutrones, algo que no ocurre en el vacío con agujeros negros. El problema actual es que buscamos en los datos usando bases de datos de simulaciones de agujeros negros, por lo que casi todo lo que encontremos tenderá a parecerse a un par de agujeros negros.

Los objetos exóticos compactos tienen una compacidad comparable a la de un agujero negro y pueden imitar cómo curvan la luz o qué ondas emiten. Tienen ventajas teóricas, como que no presentan una singularidad en el centro ni un horizonte de sucesos. Las estrellas de bosones son fáciles de modelar, pero requieren explicar de dónde viene esa partícula ligera en el modelo estándar. En 2019 detectamos una señal consistente con un par de agujeros negros, pero que también podría ser consistente con colisiones de estrellas de bosones. Para concluir que existen, tendríamos que detectar una propiedad que solo pueda venir de ellas, como las oscilaciones de una estrella de bosones hipermasiva antes de colapsar.

¿Qué promete la misión LISA para la próxima década?

Promete muchas dificultades. Será sensible a tantas cosas que el ruido principal vendrá dedetectar muchísimas señales solapadas (agujeros negros supermasivos, enanas blancas, etc.) que individualmente no se pueden resolver. Caracterizar ese fondo es una dificultad tremenda. La ventaja es que veremos fuentes a distancias mucho mayores que ahora. Serán tres naves en el espacio formando un triángulo con 400.000 kilómetros entre vértices, orbitando la Tierra. Parece imposible, pero la tecnología a pequeña escala ya se probó con la misión Lisa Pathfinder en 2015 y funcionó mejor de lo previsto. La Agencia Espacial Europea ya la tiene programada para lanzarse hacia 2035, aunque cuando empecé mi tesis en 2012 decían que se lanzaría en 2015.

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¡Y hasta aquí la entrevista a Juan!

Esperamos que la hayáis disfrutado y le damos nuestro más sincero agradecimiento a Juan por su tiempo y su amabilidad.