Conferencia de divulgación presentada en el día internacional de la Astronomía - Barranco 2016

1. “Las Ondas Gravitatorias”
Una nueva ventana observacional en la astronomía
Barthelemy d´Ans Alleman
Instituto Peruano de Astronomía.
Día Internacional de la Astronomía.
Barranco – Mayo 2016

2. ¿Qué es una onda gravitatoria?
• Una onda gravitatoria es una perturbación
del espacio - tiempo producida por un
cuerpo masivo acelerado. La existencia de
ese tipo de onda, que consiste en la
propagación de una perturbación
gravitatoria en el espacio-tiempo y que se
transmite a la velocidad de la luz, fue
predicha por Einstein en su teoría de la
relatividad general.
Fuente Wikipedia

3. La Relatividad general en un vistazo.
La Teoría de la Relatividad General
es una teoría de la gravitación.
Fue creada por Albert
Einstein en 1915
1 2

4. La Relatividad General postula la equivalencia de la
gravedad y la inercia.
En ambos casos la manzana cae hacia el piso.
3

5. NO
La relatividad general sustituye el concepto de fuerza instantánea
a distancia por el de campo.
Así como un imán ejerce un campo magnético, la tierra genera
una campo gravitatorio. Este concepto sustituye a la fuerza a
distancia que el propio Newton no encontraba satisfactoria.
SI
4

6. 5
Espacio
Euclidiano.
Espacio en
Relatividad
General
La relatividad general reemplaza el espacio
euclidiano rígido por un espacio – tiempo flexible
Las escuadras y
las reglas ya no
se aplican! Y el
tiempo (no
representado) se
convierte en
otra coordenada
de un espacio
con cuatro
dimensiones.

7. En la relatividad general, el campo gravitatorio no
está metido en el espacio-tiempo.
Es el espacio-tiempo.
Espacio
Euclidiano.
6
El campo
gravitatorio es
la estructura
del Universo,
doblado por la
Relatividad
General
SINO

8. 7
En la relatividad general, el tiempo también se curva.
Un reloj en la Tierra
gira más lento que
un reloj en órbita,
donde el campo
gravitacional es más
débil.

10. Curvatura del
espacio - tiempo
Constante
cosmológica.
Velocidad de la
luz
Constante
Gravitacional
Contenido de
Energía
Los términos de la izquierda representan la geometría del espacio-
tiempo, los de la derecha, la distribución de la materia (energía de
masas) modulada por un término elástico. La igualdad significa que la
estructura del espacio-tiempo depende de la distribución de la materia.

11. Consecuencia 1 : Deflexión
de la luz. Los rayos de luz
de una estrella son curvados
por la presencia de una
masa en su camino (en este
caso, el Sol).
Observador Observador
Trayectoria
de luz
Trayectoria
de luz

12. Consecuencia 2 : Los Agujeros Negros "pozos
gravitacionales" sin fin, se le representa con mayor
claridad cuando se representa el espacio como una
lámina bidimensional.

13. Consecuencia 3 : Ondas gravitatorias, dos estrellas
masivas que giran alrededor de la otra producen
ondas en el espacio-tiempo (aquí representado como
una lámina bidimensional).
¿ Se detectaron alguna vez ?

14. Consecuencia 3 : Ondas gravitatorias, dos estrellas
masivas que giran alrededor de la otra producen
ondas en el espacio-tiempo (aquí representado como
una lámina bidimensional).
¡ Si ! ¿ Cuando , como ?

15. Hace 1,300 millones de años, en algún lugar del
universo, dos grandes agujeros negros del tamaño del
departamento de Lima, pero respectivamente 36 y
29 veces más masivas que el Sol, se han fusionado
cayendo en espiral una sobre la otra.

16. Un agujero negro, al igual que cualquier estrella
masiva, distorsiona el espacio. Dos agujeros negros que
giran alrededor de la otra producen una deformación
periódica, que se propaga a la velocidad de la luz: una
onda gravitatoria.
Trama del espacio - tiempo
Agujero Negro Agujeros Negros
Ondas Gravitatorias

17. La onda viaja por 1,300 millones de años antes de
cruzar la Tierra, el 14 de Septiembre del 2015 a las
09 a.m. 50 TU. En ambos sitios LIGO fueron
detectados, con 7 milisegundos de intervalo.

18. El paso de una onda gravitatoria hace que alternativamente el
estiramiento y contracción del espacio sea en dos direcciones inclinadas
en 45 °.
Pero su distorsión es mínima, debido a
la flexibilidad del espacio-tiempo es
muy baja. Cuando la onda llega a la
Tierra, LIGO logra medir una variación
equivalente a la milésima parte del
diámetro de un protón en una
distancia de 4 kilometros!

19. El fenómeno duró menos de medio segundo. De hecho, es justo el
final de la danza de los agujeros negros, cuando están muy cerca uno
del otro y giran a una velocidad fenomenal, en esos instantes la
magnitud de la onda transmitida es suficiente para ser vista.

20. Observando el fenómeno a una velocidad suficiente, se puede
observar la amplitud de aumento de la onda (como los agujeros
negros se acercan entre sí, se retuercen un poco más de espacio),
junto con su frecuencia (agujeros negros giran cada vez más rápido
alrededor de la otra).

21. Cuando los agujeros negros se fusionaron, sólo hay un agujero negro
simétrico, que no emite ondas gravitacionales.

22. La explosión de una supernova.
La formación de un agujero negro.
El choque de cuerpos masivos como estrellas de neutrones
o la coalescencia de agujeros negros.
La rotación de una estrella de neutrones inhomogénea.
Radiación gravitatoria remanente del Big Bang. Este
último caso ofrecería datos únicos sobre la formación del
Universo en el periodo anterior a la edad oscura del
Universo en la que el Universo era opaco a la radiación
electromagnética.
¿ De que fuentes podemos detectar
ondas gravitatorias ?

23. ¡Muchas Gracias!
Barthelemy d´Ans
bdans100@yahoo.com
Bibliografia e imágenes:
Abbott b.p. et al : Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger,
PHYSICAL REVIEW LETTERS PRL 116, 061102 (2016)
Ciel et Espace # 544: Penser l´Univers Aujourd´hui 544 pp.52-55
Ciel et Espace # 546: Ondes Gravitationelles la nouvelle astronomie pp.24-27
d´ANS Barthelemy : UNA TEORÍA CUÁNTICA DE LA RELATIVIDAD A LA LUZ DEL
CENTENARIO DE LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD Revista TRADICIÓN
Segunda Época # 15 Diciembre del 2015 ISSN:2413-9696 Universidad
Ricardo Palma – Rectorado
Krauss, Lawrence : What Einstein got wrong ? Scientific American september 2015 pp: 50-55
LIGO : GRAVITATIONAL WAVES DETECTED 100 YEARS AFTER EINSTEIN’S PREDICTION ,
11 February 2016, 07:30 PST
Links :
https://es.wikipedia.org/wiki/Onda_gravitatoria
https://physics.aps.org/featured-article-pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102