¿Cómo se ''observa directamente'' una onda gravitacional?

El 11 de febrero de 2016 científicos del LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) anunciaron la primera “observación directa” de ondas gravitacionales ocurrida el 14 de septiembre del 2015. Se trataba de la fusión de dos agujeros negros de 29 y 36 masas solares que se encontraban a una distancia de 1300 millones de años luz de nosotros, y que se fusionaron a una velocidad de .6c ([c] la velocidad de la luz). Este hallazgo significó un paso importante en el conocimiento de la estructura del universo. La noticia circuló por noticieros y unas imágenes que simulaban la fusión de los agujeros negros se hizo popular por internet. Pero ¿qué era lo que realmente habían observado? ¿Por qué le llamaban observación directa a un evento que ocurría a 1300 millones de años luz y que no era observado a simple vista, ni siquiera a través de un telescopio? ¿A qué se le llama observación directa en la ciencia contemporánea? 

La teoría general de la relatividad nos dice que, análogamente a las ondas electromagnéticas que se producen por cargas aceleradas, las ondas gravitacionales se producen cuando se aceleran masas u orbitan entre sí y pierden energía hasta fusionarse. Mientras esto ocurre, en la cercanía de estos objetos el espaciotiempo es “sacudido” y esta vibración produce ondas gravitacionales que se propagan a través del universo (como ondas en un estanque). Sin embargo, debido a la “rigidez” del espacio, las ondas son mínimas y se van debilitando conforme se propagan en todas direcciones. Por tanto, resulta muy difícil detectarlas. 

Después de una historia de dudas y falsas detecciones, a inicios del siglo, la interferometría se posicionó como la técnica dominante en el campo. Así, el proyecto LIGO nace en medio de una complejidad teórica, sociológica y psicológica, que ilustra lo que constituye la evidencia en la ciencia de hoy. 

Este observatorio cuenta con dos interferómetros que se encuentran a 3 mil km de distancia entre sí, con grandes dimensiones y sofisticadas condiciones técnicas: láseres al vacío, espejos aislados de ruido sísmico, etc. Cada interferómetro cuenta con dos brazos de 4 km que se encuentran colocados en ángulo recto y por los que corre un haz de luz que debe ir y volver (varias veces) exactamente en fase de ida y vuelta (valles con valles y crestas con crestas). Ahora bien, cuando la onda gravitacional pasa por él, uno de los brazos del interferómetro se acorta y el otro se alarga momentáneamente y luego se invierte el efecto. Como producto de estas deformaciones momentáneas se produce un patrón de interferencia (se desfasa la luz) que parece moverse hacia los lados. 

Lo más interesante es que, debido a lo pequeño y lejano de la experiencia cotidiana del efecto, es difícil interpretar a través de los instrumentos cuando está ocurriendo. Lo que los físicos denominan “observación directa” requiere, como afirma el sociólogo de la física Harry Collins, una larga cadena de inferencias que constituyen diversos niveles de consenso científico. 

Se requieren las condiciones de predicción que establece la teoría de relatividad general, pero también otros supuestos de ciencias auxiliares necesarias para interpretar la señal a través de las diferentes capas de instrumentos por las que pasa la deformación y que median entre nuestra experiencia y el fenómeno: la óptica, la electrónica, la computación o la estadística. El filósofo Paul Feyerabend denominó carga teórica a las mediaciones que nos permiten interpretar toda experiencia, desde una muy simple hasta una muy sofisticada, como una onda gravitacional. 

Por ejemplo, la interpretación estadística de las señales es compleja, ya que no es fácil distinguir entre una señal auténtica y una falsa. Hay que tomar un acuerdo de cuando se trata de una u otra, y este depende de criterios a los que Collins llamó “culturas de evidencia”. Dicha cultura puede variar en función de la disciplina, pero también del laboratorio, de actitudes colectivistas o individualistas ante la evidencia, del riesgo de error o de la importancia del hallazgo, entre otras cosas. El final de la cadena de mediaciones en la observación de estas ondas se encuentra en una especie de condicionamiento psicológico en el que son entrenados los observadores a partir de señales artificiales (que se producen para que se acostumbren a identificarlas). 

En suma, los científicos se entrenan y naturalizan su carga teórica para “ver directamente” una onda gravitacional, lo cual da cuenta de que el mundo es un conglomerado teórico y cultural que hacemos de sus estímulos de formas cada vez más sofisticadas, asombrosas y eficientes.

*Profesora del departamento de filosofía de la Universidad de Guadalajara

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Edición: Estefanía Cardeña