Las ondas gravitacionales son ondas de la intensidad de la gravedad que son generadas por las masas aceleradas de estrellas binarias y otros movimientos de masas gravitantes, y se propagan como ondas desde su fuente a la velocidad de la luz . Fueron propuestas por primera vez por Oliver Heaviside en 1893 y luego por Henri Poincaré en 1905 como el equivalente gravitacional de las ondas electromagnéticas . [1] Las ondas gravitacionales a veces se denominan ondas de gravedad, [2] pero las ondas de gravedad generalmente se refieren a ondas de desplazamiento en fluidos.En 1916 [3] [4] Albert Einstein demostró que las ondas gravitacionales resultan de su teoría general de la relatividad como ondas en el espacio-tiempo . [5] [6]
Las ondas gravitacionales transportan energía en forma de radiación gravitacional , una forma de energía radiante similar a la radiación electromagnética . [7] La ley de gravitación universal de Newton , parte de la mecánica clásica , no prevé su existencia, ya que esa ley se basa en el supuesto de que las interacciones físicas se propagan instantáneamente (a velocidad infinita), lo que muestra una de las formas en que los métodos de la física newtoniana son incapaces de explicar los fenómenos asociados con la relatividad.
La primera evidencia indirecta de la existencia de ondas gravitacionales surgió en 1974 a partir de la desintegración orbital observada del púlsar binario Hulse-Taylor , que coincidía con la desintegración predicha por la relatividad general a medida que se pierde energía debido a la radiación gravitacional. En 1993, Russell A. Hulse y Joseph Hooton Taylor Jr. recibieron el Premio Nobel de Física por este descubrimiento.
La primera observación directa de ondas gravitacionales se realizó en 2015, cuando los detectores de ondas gravitacionales LIGO en Livingston, Luisiana, y Hanford, Washington, recibieron una señal generada por la fusión de dos agujeros negros . Posteriormente , el Premio Nobel de Física de 2017 fue otorgado a Rainer Weiss , Kip Thorne y Barry Barish por su papel en la detección directa de ondas gravitacionales.
En astronomía de ondas gravitacionales , las observaciones de ondas gravitacionales se utilizan para inferir datos sobre las fuentes de ondas gravitacionales. Las fuentes que pueden estudiarse de esta manera incluyen sistemas estelares binarios compuestos por enanas blancas , estrellas de neutrones , [8] [9] y agujeros negros ; eventos como supernovas ; y la formación del universo temprano poco después del Big Bang .
En la teoría general de la relatividad de Einstein , la gravedad se trata como un fenómeno resultante de la curvatura del espacio-tiempo . Esta curvatura es causada por la presencia de masa . Generalmente, cuanta más masa esté contenida en un determinado volumen de espacio, mayor será la curvatura del espacio-tiempo en el límite de su volumen. [10] A medida que los objetos con masa se mueven en el espacio-tiempo, la curvatura cambia para reflejar las ubicaciones cambiadas de esos objetos. En determinadas circunstancias , los objetos que se aceleran generan cambios en esta curvatura que se propagan hacia afuera a la velocidad de la luz en forma de ondas. Estos fenómenos de propagación se conocen como ondas gravitacionales.