Ondas gravitacionales y fusión de agujeros negros para chanchitos


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Disfraz cortesía de @TazaRojaLaika

Hoy, 12 de febrero de 2016, Los Tres Chanchitos (@Los3_Chanchitos) nos hemos decidido a explicar el tema de las ondas gravitacionales y el descubrimiento de la fusión de agujeros negros.

Ayer, 11 de febrero de 2016, se anunció que, por primera vez, se había detectado una onda gravitacional de forma directa y que esta procedía del proceso de colisión y fusión de dos agujeros negros.

Aquí el audio del programa:

Que puedes descargar aquí:  #3chachitosPI para escuchar cuando mejor te venga.

En este blog se intentó explicar los puntos más esenciales de todo esto pero no es seguro que se consiguiera.  Así, tomando un poco más de perspectiva y con más tranquilidad vamos a intentar explicarlo todo de forma ordenada, en una única entrada y con gran uso de imágenes y vídeos.  Todo esto para que los chanchiters puedan seguir la explicación que vamos a dar en directo sobre el tema en SevillaWebRadio.com.

Una entrada locutada en directo, no podéis tener queja.

Por cierto, el artículo de LIGO está libre:

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La Relatividad General

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Esas son las ecuaciones de la Relatividad General que cumplieron 100 años el pasado 21 de diciembre (2015).

Esta teoría nos dice que la geometría del espaciotiempo es algo dinámico, algo que puede cambiar.  Es decir, nuestra forma de medir distancias, tiempos, áreas, volúmenes, etc, no es inmutable, puede cambiar y de hecho lo hace, ya lo hemos visto.  Eso se traduce en que el espaciotiempo se puede curvar y adaptar su curvatura según determinadas circunstancias.  Y eso nos lleva a una pregunta:

¿Qué hace cambiar la geometría del espaciotiempo?

La geometría del espaciotiempo cambia por la presencia de energías y flujos de energía en su seno.  Es decir, si en una región del espaciotiempo tenemos distribuidas partículas, fluídos, estrellas, o lo que sea, y se están moviendo por ahí, la curvatura del espaciotiempo se amoldará a cada situación.  La Relatividad General nos dice que el espaciotiempo se curva en función de las energías y flujos de energía que contenga y viceversa, las energías y flujos de energía se moverán de tal o cual manera acorde con la curvatura del espaciotiempo en el que estén.  Como veis es una relación complicada.  Eso se traduce en que es muy difícil resolver las ecuaciones de la Relatividad General.

Por cierto, la cosa es como sigue:

einsteineqexplicada

Esa es la traducción a palabras de la ecuación esta (en realidad son 10 ecuaciones, pero tampoco estamos para hacer un doctorado en Relatividad General).

¿Pero esto es verdad? ¿Se ha visto la curvatura del espaciotiempo?

Pues la hemos visto y mucho.  Quizás, hasta ahora, el ejemplo más espectacular eran las lentes gravitatorias.  ¿Qué es eso?  Bueno, eso es… Mejor mira esta imagen:

IMAGEN1

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Ahí hay un punto luminoso central, que para vuestra información es una galaxia, que tiene un anillo luminoso rodeándola.  ¿Qué es ese anillo?  Pues nada, mira esta otra imagen:

IMAGEN2

lente2

Sí, son dos galaxias, y el anillo ese no es más que una imagen distorsionada de una galaxia (azul) que está detrás de la galaxia que tenemos en frente (la blanca).  ¿Por qué se forma ese anillo?  ¿Por qué se deforma la imagen?

IMAGEN3

lente3

Porque la luz emitida por el objeto que está detrás del primero, y que en principio no podríamos ver, está recorriendo un espacio curvado por el objeto principal (el blanco).  Entonces, hay rayos de luz del segundo objeto que bordean el primero gracias a la curvatura del espacio y son capaces de llegar hasta nuestros telescopios. Eso no es más que una manifestación de la curvatura del espaciotiempo y por supuesto, es una predicción de la Relatividad General.  Es decir, si estudiamos con las ecuaciones qué le pasa a la luz emitida por la galaxia de atrás en presencia de la de delante encontramos que la Relatividad General nos dice que encontraremos una imagen distorsionada de la galaxia tapada.  Es una constatación maravillosa de la Relatividad General.

Y ejemplos tenemos a puñados… Los manchurrones azules de esas fotos son imágenes distorsionadas por efecto lente gravitatoria:

IMAGEN4

lente4

Y las ondas gravitacionales, ¿de qué va eso?

Las ondas gravitacionales son una predicción de la Relatividad General tal y como las lentes gravitatorias y muchas otras.  Para situarnos, la Relatividad General podemos considerar que nació a finales de 1915 y para 1916 ya se habían predicho las ondas gravitacionales.  Claro está, no pudo ser otro que Albert Einstein.  Eso sí, lo hizo un poco a regañadientes, aquí puedes leer la interesante historia del tema de las ondas gravitacionales:  El mal genio del genio.

La Relatividad General nos dice que en determinados regímenes, por ejemplo si tenemos dos agujeros negros orbitando uno alrededor del otro y muy cerquita, eso produce una perturbación en el espaciotiempo que se propaga en forma ondulatoria.

Vamos a ver si nos centramos en esto.  Quizás sea mejor si enumeramos los puntos esenciales del argumento:

1.-  Los objetos compactos como estrellas de neutrones o agujeros negros son sistemas en la que hay mucha energía concentrada en una pequeña región del espaciotiempo.

2.-  Como la densidad de energía es uno de los aspectos que modifican la geometría del espaciotiempo como hemos dicho antes, podemos decir que en las inmediaciones de los objetos compactos habrá mucha curvatura del espaciotiempo. Eso se puede representar de forma burda como en la siguiente imagen:

IMAGEN4

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3.-  Si tenemos dos de estos bichos compactos orbitando uno alrededor del otro pues la gran curvatura en las inmediaciones de uno y la de las inmediaciones del otro se perturbarán.  Así que el espaciotiempo circundante empieza a sentir ondulaciones que se propagan en todas direcciones desde la región en la que están orbitándose los cuerpos compactos.  Algo así:

IMAGEN5

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Que si queréis lo podemos ver en animación:

IMAGEN6

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Así que las ondas gravitacionales son una predicción de la Relatividad General. Son productos de algunas situaciones que se codifican en las ecuaciones como por ejemplo un sistema binario de agujeros negros.

Pero si pensamos en dos agujeros negros orbitandose mutuamente y que eso genera ondas gravitacionales, para generar ondas gravitacionales (como cualquier onda) hay que aportar energía.  Por lo tanto:

1.- El sistema formado por los agujeros negros tiene que ceder energía para generar las ondas gravitacionales.

2.- Pero si se cede energía los agujeros negros se acercan, la órbita se hace más pequeña.

3.-  Si la órbita se hace más pequeña los agujeros negros girarán más rápido uno alrededor del otro.  Y a su vez, al estar más cerca las perturbaciones en el espaciotiempo serán cada vez más violentas, con lo que se generan mayores ondas gravitacionales.

Es evidente que este proceso solo puede acabar de una forma, los agujeros negros se terminan fusionando porque se acercan demasiado.  Una simulación de lo que veríamos si tuviéramos esa situación cercana sería lo siguiente:

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Y sí, veríamos los agujeros negros por su efecto lente gravitatoria. ¿No es magnífico?  Cosas que no se pueden ver, porque no emiten nada (clásicamente hablando) las podríamos observar por los efectos que harían sobre la luz emitida a sus espaldas (respecto a nosotros).

Pero aún hay más, gracias a los avances en Relatividad Numérica, La Relatividad General puesta en un ordenador para hacer las cuentas, se pueden hacer simulaciones del proceso en el que veamos la emisión de las ondas gravitacionales predichas por las ecuaciones de la Relatividad General.  Y tenemos un bonito ejemplo en el vídeo del Grupo de Relatividad y Gravitación de la Universidad de las Islas Baleares (@UIBGRG).

VIDEO1

En la parte superior izquierda se ve la simulación de la formación de las ondulaciones del espacio alrededor de la zona de fusión de los agujeros.  En la parte superior derecha se ven las órbitas de los dos agujeros.  En la parte inferior tenemos la emisión de ondas gravitacionales predichas por la Relatividad General para esa situación.

Hasta aquí todo es teoría, es todo un bonito juego de ideas, ecuaciones y simulaciones.

Detección de ondas gravitacionales

La forma de las ondas gravitacionales

Lo primero que necesitamos para intentar detectar una onda gravitacional es saber qué aspecto tiene.  Las ondas gravitacionales son ondas del propio espacio, en las mismas el espacio se estira y se contrae de forma periódica.  Esto se puede ver en la siguiente imagen:

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cyl_plus

Si vemos la onda gravitacional de frente lo que veríamos sería esto otro:

IMAGEN9

cyl_slice

Es importante insistir que eso representa estiramientos y contracciones del espacio.  Son estiramientos y contracciones periódicos.  Si una onda gravitacional pasara perpendicularmente a tu mesa (y fuera bastante gorda) verías como las cosas en tu mesa se estirarían en una dirección, se contraerían en la perpendicular y viceversa de forma periódica.  Eso es porque la superficie de tu mesa está inmersa en el espaciotiempo y sufre las oscilaciones producidas en el espacio por el paso de la onda.  No es una cuestión de la materia, es que el propio espaciotiempo se contrae y se dilata, en direcciones perpendiculares, por sí mismo arrastrando en ese movimiento a todo lo que contiene.  Como podréis suponer esas dilataciones y contracciones son extremadamente pequeñas.  Volveremos a eso más adelante.

Jugando con láseres e interferencias

Vamos a elemento clave de la detección, un interferómetro láser.

La luz es una onda electromagnética y las ondas pueden interferir, es decir, cuando dos ondas llegan a un punto sus efectos se acumulan.  Si las ondas llegan en el mismo estado de oscilación sus efectos se suman y se refuerzan y si llegan en estados de oscilación opuestos sus efectos se cancelan.

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Eso da un patrón de interferencia característico.  Saber si en un punto habrá una contribución constructiva (las ondas se refuerzan la una a la otra) o destructiva (las ondas se cancelan en dicho punto)  depende de la distancia de los focos al punto en cuestión.  Hay una delicada relación entre la distancia de un punto a cada uno de los focos emisores y el carácter constructivo o destructivo de la interferencia en dicho punto.

La luz es una onda electromagnética y como buena onda es capaz de interferir si se cruzan dos de ellas (mejor si tienen frecuencias parecidas y tal).  Dado que los láseres son ondas electromagnéticas podemos hacer interferencias por ellos.  Y así podemos obtener figuras como esta tomada por un láser que pasa por dos rendijas y los haces que salen de cada rendija interfieren hasta llegar a la pantalla donde queda constancia del patrón de interferencia en los puntos de la misma:

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Interferómetros Láser

Estos son unos dispositivos muy interesantes para hacer interferencias con haces láser. Vamos a describir en qué consisten:

1.-  Tenemos un emisor láser que crea un haz.  Ese haz se dirige hacia un cristal que tiene la propiedad de dividir el haz incidente en dos haces que se mueven a 90º.

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3.-  Esos dos haces rebotan en un espejo y vuelven por el mismo camino hasta el cristal anterior.  En esa situación el cristal actúa, por así decirlo, de forma inversa e intenta combinar los dos haces que se dirigen hacia un detector.  Resulta que si las distancia recorrida por los dos láseres (los divididos anteriormente) son iguales al llegar al cristal los dos haces interfieren de forma destructiva.  Por lo tanto en el detector no se detecta nada, evidentemente.

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interference

Es bastante simple.

Láseres, interferencias y ondas gravitacionales

La esencia del detector de ondas gravitacionales es eso que hemos explicado de la interferencia de láseres.  Únicamente que a lo bestia.  Y para eso se fundó el proyecto LIGO  (Laser Interferometry Gravitational-waves Observatory – Observatorio de ondas gravitacionales por interferometría láser).

LIGO consta de dos observatorios, dos interferómetros.  Uno de ellos está en Livingston – Luisiana (USA) y el otro en Hanford  – Washington (USA), separados entre sí unos 3000km, 3000000 metros y tal.

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Livingston – LIGO

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Los brazos de los interferómetros tienen 4km de largo.

¿Qué pasa si una onda gravitacional pasa por estos interferómetros?  Pues repasemos lo que sabemos:

1.-  Las ondas gravitacionales estiran y contraen el espacio en direcciones perpendiculares (en el caso más simple).

2.-  Los interferómetros están sujetos a esos estiramientos y contracciones del espacio en el que están.  Por lo tanto en un interferómetro tendremos este caso:

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Los brazos se contraerán o se estirarán según vaya pasando la onda y por lo tanto, al haber alteraciones en las longitudes recorridas por el láser, se producirá una interferencia constructiva o destructiva según se vaya variando la longitud de los brazos.

Lo que se mide en uno de estos detectores es justamente la aparición y desaparición de señal en el detector de láser a la salida del interferómetro. Y con eso se obtienen estas curvas:

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Y eso es el resultado de la observación.  Eso es un hecho observacional, no es un resultado teórico.  Es importante tener eso claro.

¿Qué se ha visto en LIGO?

Pues un lunes 14 de septiembre de 2015 a las 10:50:45 en el horario español el LIGO-Livingston captó precisamente esa señal:

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Pero claro, que pase eso en un detector puede ser producto de que algo haya ido mal.  Menos mal que estaban los amigos de Hanford a la escucha.  Y 6.9 milisengundos más tarde en Hanford se detectó esto:

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Esta es la clave.  La repetición de la señal en dos observatorios distintos. Y no solo eso, las dos señales son coincidentes, por lo que podemos afirmar que se trata de la misma onda gravitacional.  Eso se ve en esta imagen:

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L1 corresponde a la señal en Livingston y H1 corresponde a la señal en Hanford

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Dentro de poco tendremos muchos más observatorios de ondas gravitacionales operando y podremos ver el universo como jamás lo hemos visto antes.

Estas figuras son todo un hito de la tecnología porque verlas ahí implica que hay un observatorio que ha podido observar variaciones de longitudes en los brazos de un interferómetro de 4km del orden de 1/10.000 veces el diámetro de un protón.  Es decir, variaciones de 0.000000000000000001 metros en 4000.  Esa es la sensibilidad con la que el aparato detecta cambios en la inteferencia de los láseres. Una maravilla.

Pero un momento, ¿esa forma de señal recuerda a algo no?

¿Qué ha detectado LIGO?

Si os acordáis antes hemos hablado de la señal de ondas gravitacionales que obtendríamos en el caso de provenir de un par de agujeros negros orbitando uno alrededor del otro y finalmente fundiéndose.  Es lo que hemos visto en el vídeo1.

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Es decir, la onda gravitacional viene suave porque los agujeros negros están orbitando tranquilamente pero conforme se van acercando, recordad que están perdiendo energía, las ondas gravitacionales son mayores hasta que en el momento de la fusión son muy violentas y luego, al generarse un único agujero negro final, la cosa se relaja muy rápidamente.

Eso es lo que se ve en LIGO:

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Así que podemos afirmar que esa onda gravitacional tiene la firma de dos agujeros negros fusionándose.

¿Qué podemos aprender de la onda?

Bueno esto es complicado porque aquí hay un juego entre teoría y observación.

Por un lado podemos decir:  Para obtener TEÓRICAMENTE las curvas de las ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos agujeros negros hemos de introducir sus masas.   Evidentemente, cuando uno hace el problema elije las masas que le da la gana.

Pero ahora tenemos una curva observacional.  Esa curva observacional se puede comparar con una curva teórica:

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Ahí abajo están las CURVAS OBSERVADAS COMPARADAS CON LAS TEÓRICAS.  La pregunta es… ¿Qué masas iniciales tienen que tener los objetos que estén produciendo esas ondas para dar lugar a esa curva?  Es decir, ¿Qué números hay que poner en las masas de los objetos que figuran en nuestras fórmulas para que las curvas teórica y observada se superpongan perfectamente?

Pues para la curva observada en LIGO los agujeros negros iniciales tienen que tener masas de 29 y 36 veces la masa del Sol.

Eso para la parte inicial, para la parte final, la cuestión es la masa que queda en el agujero final del proceso.  Para que todo cuadre ese agujero (fusión de los dos anteriores) ha de tener una masa de 62 masas solares.

Y eso implica que se ha emitido en forma de ondas gravitacionales una cantidad equivalente de energía a 3 veces la masa de nuestro Sol.  No está nada mal.

Otras configuraciones, dos estrellas de neutrones o una estrella de neutrones y un agujero negro no producirían las curvas que se han observado.

Vamos a hacernos una idea del proceso que hemos visto con algunos números.

1.-  Inicialmente tenemos un par de agujeros negros de masas de 29 y 36 masas solares orbitándose con un radio de 840km.

2.-  En menos de 0.4 segundos acaban fundidos llegando a ser su velocidad relativa (el uno respecto del otro) de 120000 km/s, eso son 0.4c.

Otra cosa que se puede deducir de la curva, mirando la intensidad de la onda a lo largo del proceso es la distancia a la que esos bichos estaban jugando a fundirse.  Las estimaciones son de unos 13 mil millones de años luz.  Afortunadamente no están cerca, ni en el espacio, ni en el tiempo.

¿Qué implica este resultado de LIGO?

Esto se puede considerar una conquista tecnológica.  Ya somos capaces de medir directamente ondas gravitacionales.  Eso implica que detectada una, detectadas muchas.  Los motivos son múltiples:

a)  LIGO aún no ha alcanzado su sensibilidad objetivo. Está aún bastante lejos. Eso implica que cuando se alcance su funcionamiento óptimo “verá” muchas más ondas gravitacionales.

b)  En los próximos meses/años se tendrá una red mundial de observatorios de ondas gravitacionales en funcionamiento. Aquí unas cuantas localizaciones:

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Vamos a convertir al planeta en un gran observatorio gravitacional.

El aspecto más importante es que hasta la fecha los secretos del universo nos los habían chivado las ondas electromagnéticas.  Pero estas ondas solo nos pueden dar información de procesos que no estén apantallados. Debido a que la radiación electromagnética es muy fácil de dispersar y de enmascarar, por nubes de polvo, por materiales dispersos por ahí, etc, es fácil perderse los detalles interesantes de un proceso.  Por ejemplo, en las explosiones supernova solo podíamos acceder a lo que ocurría en la superficie de la estrella que sufría el fenómeno.

Ahora, con las ondas gravitacionales, podremos ver lo que ocurre en el interior de tales fenómenos.  Podremos estudiar a fondo los agujeros negros, fenómenos que involucren a objetos compactos y una magnífica y extensa lista de cosas que aún ni imaginamos.

Por supuesto, también aprenderemos mucho sobre la propia gravedad y el comportamiento del espaciotiempo.

Sin duda, empieza una estupenda época para la astrofísica, veremos en breve qué preguntas nos presenta y a qué problemas nos conduce.  Seguro que será divertido.

Y esto es todo, por el momento.

Nos seguimos leyendo…

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57 Respuestas a “Ondas gravitacionales y fusión de agujeros negros para chanchitos

  1. azote de la indolencia, veo que no tienes idea del tema vos vas criticando y haciendote el listo segura que no esres nada en la vida y te justificas deciendo tonterias y cyendote mejor que la gente,

  2. Buenas, Cuentos Cuánticos.
    ¿El resto de detectores distribuidos por el planeta (Virgo, GEO6000, LIGO India, …) detectaron algo en el momento que afirman haberlo hecho los detectores LIGO de EEUU?

  3. Pingback: Muero por ser yo… – Carpe Diem

  4. Hay un rumor creciente que atribuye la “detección” hecha por LIGO a una inyección ciega de señal en los aparatos, que no ha sido declarada por los responsables de LIGO para asegurarse más financiación y de paso un Nobel. Dado que las ondas gravitacionales está claro que existen (por los indicios indirectos del decaimiento de los púlsares que apoyan las conclusiones de las ecuaciones) igual que los agujeros negros (pero que nadie duda de su existencia porque lo predicen las ecuaciones y las numerosas observaciones indirectas lo apoyan, aunque no hayan sido detectados “directamente”), los de LIGO bien podrían haber montado un engaño colosal con la excusa de este asunto y así apuntarse la detección de las ondas y los agujeros negros, sabiendo que ambas cosas existen realmente.
    El 12 de enero ya The Guardian alertaba sobre las inyecciones ciegas de señal: https://www.theguardian.com/science/across-the-universe/2016/jan/12/gravitational-wave-detection-could-be-a-false-alarm

    Yo cada vez contemplo esta posibilidad como más probable ya que el resto de observatorios desvinculados de LIGO (que los hay) no detectaron nada el día de marras.

    • Azote, dices que se sabe que los agujeros negros existen por observaciones indirectas, ya sean emisiones de rayos x, efectos gravitatorios, etc. ¿Esas observaciones indirectas demuestran que eso que llamamos agujeros negros no pueden ser concentraciones de masa ligeramente superiores a el radio de Schwarzschild? ¿Dónde se explica esto?

      • Una concentración de masa con un radio ligeramente superior al de Schwarzschild no sería estable. Para que una concentración de masa sea estable, tiene que haber algún proceso interno que evite la “caída” de unos átomos sobre los otros. Tú y yo no colapsamos por la repulsión eléctrica que ejercen mutuamente las capas electrónicas de los átomos de los que estamos constituídos. Esta repulsión electrónica es suficiente para matarte si caes desde un rascacielos contra la acera. a pesar de la violencia del impacto, ningún átomo del desgraciado suicida llega siquiera a tocarse con ningún átomo de la insensible acera.
        Cuando la presión con la que intentas acercar los átomos va en aumento, se logra vencer esta fuerza de repulsión electrónica e incluso la fuerza de repulsión entre los nuecleones, lo suficiente para que estos se fusionen, liberando mucha energía (menos que la energía gravitatoria necesaria para juntarlos) que enciende las estrellas y mantiene la pugna hacia adentro-hacia afuera equilibrada durante un tiempo. Si sigues acumulando masa o se acaba el producto fusionable, vuleve a producirse un aumento de densidad que puede ser estable de nuevo por movilización de otros procesos internucleares (degeneración de electrones y tal, ya cosas que se me escapan en detalle pero que siguen la misma lógica de suponer una energía que se opone a la “caída”) hasta a producir una nueva fase de fusión repentina de núcleos más pesados que puede dar lugar a una explosión súbita en forma de supernova. Pero puede ser que ni siquiera esa fusión de los elementos pesados logre vencer la tremenda fuerza atractiva y parte de la estrella quede atrapada de nuevo en lo que se conoce como una estrella de neutrones (porque los electrones de sus átomos han quedado “emprotados” en el núcleo, “neutronizando” a los protones y dejando sin carga al núcleo) que se sostiene, supongo por alguna clase de degeneración cuántica de sus quarks o algo así. Vamos, que los neutrones se resisten a fusionarse y por eso aguantan la presión.
        Si sigue la espiral compresiva puede que se llegue a un punto en el que la luz deja de poder salir del entorno, situación que se conoce como agujero negro, pero entre ese estado de “agujeronegrez” y el de estrella de neutrones, no se sabe muy bien qué evitaría el colapso. De hecho, cuando se crea un agujero negro, algún proceso desconocido hasta ahora por nosotros debe de sostener la materia de allá adentro.
        Y de hecho, según mi forma de pensar, cuando todos los agujeros negros vayan poco a poco agregándose entre sí, adquiriendo más y más y más y más y más masa, llegarán a desencadenar algún proceso entre los constituyentes últimos de la materia que eviten que aquello acabe ocupando “cero” volumen, dando lugar a una macroexplosión que ahora se denomina Big Bang.

      • De todas formas, si hubiera concentraciones de masa de densidad superior a la correspondiente a Schwarzchild, la luz podría escapar de ellas y por tanto podrían ser observadas. Por qué no?
        El tema es que la condición de agujero negro nace de las condiciones que hacen el espacio tan curvo que deja de haber trayectorias abiertas posibles, no a partir del proceso estabilizante interior que equilibra la presión. Eso es lo que quería expresar con la parrafada anterior.
        El asunto es que los agujeros negros existen según todos los expertos debido a indicios indirectos de ello (ausencia de cosas) aunque por definición no puedan observarse en el espectro electromagnético (hecha salvedad de la teórica radiación de Hawking) y las ondas gravitacionales podrían ser un caso parecido. Es decir, que todo el mundo coincida en que existan, pero que no puedan detectarse más que por métodos indirectos (otra vez ausencia de cosas).
        Si eso es así, los de LIGO EEUU podrían habérnosla dado con queso sabiendo que al fin y al cabo el queso sabe a queso.
        La comunidad científica no debería quedarse callada y maravillada por el “descubrimiento” sino delatar al impostor aun sabiendo que ello dañará la imagen de la ciencia en su conjunto. El daño de que más adelante se “destape” el pastel sería muchísimo mayor, llevándose la credibilidad de la que disfruta ahora mismo la ciencia (y la “gran ciencia” en particular) por delante como un tsunami.

        • Azote, una concentración de masa con un radio ligeramente superior al de Schwarzschild no sería estable, en el tiempo. Pero para un observador exterior, la dilatación temporal por efectos gravitatorios en la susodicha masa haría que, aún cuando siempre tendiera a concentrarse más y más, para un observador exterior repito, nunca llegaría a la concentración del radio de Schwarzschild, o llegaría en un tiempo infinito. Esa es básicamente mi objeción, que como ves es muy ingenua. ¿Por qué no se cumple la relatividad general con los agujeros negros? ¿Qué estoy entendiendo mal?

          Y si las masas próximas, infinitamente próximas, al radio de Schwarzschild pudieran emitir radiación, ¿a qué longitud de onda lo harían? ¿Serían detectables? Aunque con una explicación al párrafo de arriba me doy por contento.

    • Ninguno de los otros detectores que mencionas estaba online cuando llegó la onda en septiembre. De hecho LIGO India ni siquiera ha empezado a construirse.

      Las inyecciones ciegas son fácilmente descartables, ya que son realizadas por miembros dentro de la comunidad. Meses antes del anuncio en febrero (y del post de The Guardian), ya se sabía que no se trataba de ninguna inyección. Esos meses se utilizaron para analizar con cautela los datos y asegurarse de que no se trataba de un error, pero las inyecciones ciegas no eran precisamente lo que preocupaba a la comunidad.

      El post parece una traducción del de Pentcho Valev, el troll de Nature. No confundas a la peña.

      • Y si esos “miembros de la comunidad” se callan, ¿qué pasaría? No puede detectarse que sea un error pues la señal está perfectamente simulada. Un sistema que tiene posibilidades de ser engañado y no tiene contraste alguno exterior, ante la posibilidad de llevarse un nobel a casa …

        La naturaleza humana es débil.

  5. Flavio : debe ser un fenòmeno geofìsico, no ondas gravitatorias. La placa norteamericana se està comprimiendo, algo extraño pero que ha sido observado y medido a travez de las antenas de V.L.B.I. Las ondas esas son inexistentes, al igual que los pretendidos agujeros negros, la fìsica actual ha caìdo en el mar de la ficciòn y va a ser muy difìcil de sacarla de ahì. Me lo dijo Galileo.

    • En el hipotético caso de que no existieran agujeros negros, tal y como los entendedos, sí que existirían concentraciones de masa con un radio próximo al de Schwarzschild, posibilitando igualmente las ondas gravitacionales detectadas. Yo sí creo que existen, entre otras cosas porque hay indicios claros indirectos detectados en la observación de la evolución de púlsares binarios.

      Otra cosa es la existencia de agujeros negros, puede que la comunidad científica considere un hecho su existencia, pero yo no lo tengo claro. Si yo tuviera un agujero negro en la cara durante el resto de mi vida, yo orbitando en torno a él, lo que vería no me permitiría distinguir un astro de altísima concentración de masa de un agujero negro, tal y como lo entendemos (con su concentración infinita de masa en la sigularidad y tal, dicho como se crea oportuno técnicamente).
      En mi opinión, y por supuesto acepto la posibilidad de que mi juicio se base en mi ignorancia, no hay razón para creer en la existencia de los agujeros negros. He preguntado a gente que se supone que sabe una ingenua objeción mía a su existencia y nadie me ha sabido responder, por eso soy escéptico aún cuando mi conocimiento de tema a día de hoy es muy elemental.

      • Mi intuición, no la experiencia humana sino otra de una de un tipo más pragmática, me dice, o interpreto que me dice, que no, que no existen los agujeros negros. Tómenselo como chascarrillo o como quieran.

  6. El libro “Gravitation in Astrophysics” tiene una primera parte titulada “An introduction to the Theory of Gravitational Radiation”, escrita por Thibault Damour, y en las páginas 50-51 se puede encontrar la siguiente información:
    El concepto de onda gravitacional fue introducido por Poincaré en junio de 1905, al defender que la gravedad se propaga a la velocidad de la luz. En un posterior artículo de 1908 apuntó que los efectos de los términos (v/c)2 serían principalmente visibles en el movimiento del perihelio de Mercurio. El mismo artículo contiene también una destacable predicción que muestra su clara comprensión de los diversos aspectos de las ondas gravitacionales. Poincaré dijo que el sistema planetario debería emitir ondas gravitacionales y que esta emisión debería disipar su energía. Predijo entonces que esta pérdida de energía debería causar una aceleración secular del movimiento orbital de los planetas, efecto que será estudiado en el próximo epígrafe (ecuación 6.29). Y añadió que este efecto es demasiado débil para ser detectado, lo cual es cierto para el sistema planetario. No obstante, veremos a continuación que la predicción cualitativa de Poincaré ha sido recientemente sustanciada por las observaciones del púlsar binario.

    El profesor Damour es un físico relativista y uno de los principales expertos en las ondas gravitacionales. En la bibliografía del informe LIGO se pueden encontrar cuatro trabajos de Damour. El texto anterior muestra claramente que Henri Poincaré fue el primero en predecir la existencia de estas ondas, entre 1905 y 1908. Poincaré también se había referido al espaciotiempo antes que Minkowski y Einstein. Este último retomó la idea de las ondas gravitacionales en 1916, después de haber obtenido las ecuaciones de campo con la ayuda del matemático David Hilbert, y volvió a hacerlo en 1936, cuando comprobó que había un problema en su desarrollo matemático. Para solucionarlo, Einstein tuvo que sustituir el concepto de “ondas gravitacionales planas” (de 1916) por el de “ondas gravitacionales cilíndricas”. En esa misma época (los años 30) otros científicos empezaron a estudiar los agujeros negros, ya que Einstein no estaba convencido de su existencia.

    http://www.ihes.fr/~vanhove/Slides/damour-IHES-novembre2012.pdf

    Un saludo.

  7. Pingback: La noticia de la semana: Ondas Gravitacionales | Meditaciones Dactilares

  8. Se puede usar esta nueva metodología para indagar sobre la materia/energía oscura?

  9. Yo lo que no acabo de entender es como puede detectarse una deformación del espacio tiempo con 2 láseres. Me explico. Si el láser de un brazo se alarga por efecto del paso de la onda, el láser que lo recorre también se ralentizará, con lo que tardará lo mismo en recorrer el brazo contraído o alargado, con lo que el resultado será siempre que la interferencia nunca se verá afectada por oscilaciones del espaciotiempo. Las vibraciones mecánicas que modifican los materiales sí afectarían al haz, pero una vibración del propio sustrato espaciotemporal, no me parece posible que se detecte con interferómetros láser.

    • Tal vez no es algo semejante a ondas 2D lo que se detecta, sino algo 3D como las lentes grabitacionales, pero que se desplazan por el tejido del espacio.
      Y no es la distancia lo que afecta a la luz, sino la divergencia de la luz que produce el lente grabitacional

    • Yo tampoco entiendo cómo se puede detectar una deformación en el espacio-tiempo (porque eso es lo que generan las ondas gravitatorias: una deformación espacio-temporal en el espacio), por medio de aparatos que son afectados por dicha deformación. Es que dichos aparatos funcionan al margen de la misma o se han aislado de alguna manera para que no se vean afectados por la deformación espacio-temporal que se ha producido? Porque si esto es así, por la misma entonces será posible detectar que se está produciendo una dilatación temporal, en el interior de una nave que se desplaza a un 95% de la velocidad de la luz. Pero esto es algo que la propia relatividad dice que no es posible. Cómo es posible entonces que la propia ley de la relatividad permita que se pueda medir una deformación del espacio-tiempo en un caso si pero en otro no? Porque a pesar de que se diga que cuando nos acercamos a la velocidad de la luz se produce una dilatación temporal, sabemos que esto no es posible, ya que el espacio-tiempo es un continuo, y si se produce una deformación temporal, necesariamente debe de producirse paralelamente una deformación espacial. Porque la relatividad nos dice eso precisamente; que las resultados físicos de cualquier experimento realizado no se pueden ver alterados por variaciones en las condiciones espacio-temporales locales.

      • Cuidado que no estoy negando que se produzca una dilatación del tiempo con la velocidad; lo que digo es que esta dilatación no puede ser sólo temporal, sino espacio-temporal.

      • Supongo que la razón por la que es posible detectarlo es porque la longitud de onda gravitacional generada en los últimos instantes en los que los dos agujeros negros orbitaban entre sí antes de unirse sería del orden de pocos kilómetros, lo cual permite que los sensores laser diferenciales, que tienen también a una distancia de pocos kilómetros, pueden llegar a ser capaces de “sentir” la diferencia espacio-temporal entre ellos.

  10. ¿Por qué las ondas detectas son producidas por agujeros negros, y no por otras causas?
    ¿Cómo se saben diferenciar?

    ¿Las ondas gravitaciones pueden ser producidas, por otros fenómenos distintos?

    ¿Con qué pruebas experimentales, se sabe que las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz?
    ¿Teóricamente pueden viajar a más velocidad?, ¿qué impide superar la velocidad, si es el tejido del espacio y no un objeto, el que se mueve?

    • Las ondas gravitacionales las produce cualquier movimiento de masa por el espaciotiempo lo que pasa es que para que podamos detectarlas tienes que superar un umbral.
      Las ondas se atenúan porque se propagan de forma esférica y su energía por tanto se reparte cada vez por superficies cada vez mayores. Igual, no exactamente, que el sonido se oye más bajo según nos alejamos de la fuente. Ten en cuenta que estamos un poco alejados de los agujeros negros en cuestión.

    • Viajan a velocidad luz por 2 razones:
      1- porque así lo dice la teoría (general de la Relatividad).
      2- porque los intervalos de detección entre uno y otro observatorio LIGO separados 3000 km así lo atestiguan.

      • Para medir la velocidad hace falta saber la dirección de avance de la onda, porque es altamente improbable, que siempre avance en la dirección de la linea que separa ambos interferómetros.
        ¿Cómo se sabe la dirección de avance?

  11. Una pregunta sobre ondas gravitacionales:
    ¿Existe algún mecanismo de absorción?

    Gracias.

    • No parece probable. Supongo que se necesitaría hacer chocar la onda con otra onda grabitacional de igual longitud de onda y de la misma magnitud, además de que debería estar desfasada 180 grados; y aunque existiera tal mecanismo (probablemente otro par de agujeros negros), la absorción sólo se llevaría a cabo en un punto único del espacio: en aquel en que se dieran esas circunstancias.

    • Pienso que:
      Las ondas gravitacionales se atenúan, reducen su magnitud a través de su viaje por el tejido del espacio-tiempo, luego si no hay otras ondas enfrentadas, el espacio-tiempo las absorbe.

  12. Estimado rubenardosain, me alegro de que desayune Vd. tan maravillosamente. Eso sí, le rogaría que, de ahora en adelante, deje de utilizar tecnología que se ja desarrollado gracias a lo que Vd. considera inmerecidas «subvenciones». El concepto de web nació en el CERN, así que, por no poner una lista interminable de inventos que Vd. usa a diario, como el GPS, me conformo con que no entre más a la web. Únicamente a esta, y así deja de verter sus mamarrachafdas por aquí. Gracias.

  13. Qué monstruosidad pedagógica que es este blog. No sé de donde sacas el tiempo pero gracias por echarlo en este acercamiento a la física teórica. Como estudiante suelo buscar consuelo en este blog.

    Mil gracias.

  14. 1.- Los brazos del interferómetro cambian de longitud, pero ¿cambia también el tiempo que tarda la luz en recorrer cada brazo?

    2.- Entendí que las ondas gravitatorias nos llegan con muy pequeña amplitud, pero ¿por qué se atenúan estas ondas de espaciotiempo?

    • Eso es exactamente lo que yo sospecho: que su los brazos se acortan o alargan, las velocidades de los láseres se ralentizaran o acelerarán de forma que siempre tardan lo mismo.
      Digamos que el láser va a “pasos”: recorre 300 mil baldosas de espacio por cada baldosa de tiempo. Si las baldosas se alargan o se acortan, dará igual porque él seguirá yendo a 300 mil baldosas espaciales por baldosa temporal.
      Igual esto del LIGO es un tongo colosal, aunque me parece imposible poner de acuerdo a tantísimas personas para engañar a tantas otras a lo largo y ancho del planeta. Científicos para más inri.
      Las ondas existen seguramente pero el experimento es difícil de entender. Tiene que haber una forma fácil de explicarlo y quién mejor para hacerlo que CC.

  15. Buenos y desayunados días.

    Veo que se han tomado un gran trabajo ; Un poco de buena divulgación, devolviendo a la sociedad algo de los muchos subsidios que reciben.

    Ahora consiguieron probar la existencia de las ondas, que todos sabíamos que existían.

    ¿Cómo podría haber sido de otra manera?, ¿O creían que la naturaleza estaba loca?

    De cualquier manera, me alegra que puedan dar por probadas mis teorías.

    Y como hay que seguir recibiendo subsidios, no hay como hacer un poco de bombo, como si mostraran grandes resultados que podrían cambiar nuestras vidas.

    Como de costumbre esos resultados, nada misteriosos, se les suben a la cabeza como sidra demasiado fermentada ; Hablo de sidra porque uds son gallegos.

    ¿Recuerdan el asunto del Bosón de Higgs?

    Se comían a los chicos crudos, ¡¡El mundo ahora iba a saber lo que era bueno!!

    Los cuánticos se creyeron que eran Gardel…

    ¡¡Comienza una nueva era para la física, para el mundo, etc, etc…!!

    Aquí estamos esperando y seguimos sin saber que cosa es la materia ; El maldito Bosón nada nos amplió al respecto.

    Después de esta demostración sobre las ondas gravitacionales, el mundo seguirá igual, el Sol volverá a salir y la humanidad continuará padeciendo a lo faquir.

    Y por si hay algún tano entre uds, ¨Perchè continuare così, soffrendo come un fachiro, se il mondo è sempre uguale … se il sole ritorna a sorgere …

    Como dice mi tío Eulogio, –Solo es nuevo, aquello que olvidamos–.

    Todo esto estuvo magníficamente explicado, en la premiada por la UVC (Universidad de villa Caraza), ¨Velocidad de propagación de la onda gravitacional¨; Modestamente…

    Si consiguen nuevos subsidios, habrán logrado lo que más les importaba.
    De algo hay que vivir…

    Rubén Ardosain

    • JAJA me has hecho pasar un buen rato.

      • ¿Qué otra cosa es la buena vida?
        Sino una sucesión de buenos ratos.
        De alguna manera me siento cumplido.
        Rubén Ardosain

        • Ese es precisamente el problema que tienen muchas sociedades latinas, que piensan de verdad que la buena vida ha de ser sólo una sucesión de buenas momentos, pero la vida es mucho más que eso. Es lucha, es esfuerzo, es orgullo y es satisfacción con los logros y aprender de los errores.
          Los planteamientos del tipo “lo importante es estar agustino” son la principal tenía que corroe los pilares de las sociedades latinoamericanas y española.

          • Pequeño bocón
            Que buena oportunidad perdiste de meterte la lengua en el tuje.

            Mostrás que la comprensión de textos no es tu fuerte.

            Buenos momentos son muchas cosas y no necesariamente iguales para todos.

            Disfrutar un libro, ganarle una partida de ajedrez al campeón metropolitano de Bs As, que venía haciéndose el langa en unas simultaneas, siendo yo un pibe, reparar una complicada falla de un sistema, embaucar a un sinvergüenza y quedarme con su dinero, haber diseñado y construido mi casa, terminar de instalar mi sistema de calefacción central.

            Siendo un adolescente que no podía comprar sus libros y que no había terminado el secundario aun, preparar alumnos para su ingreso a la Facultad de Ingeniería y cobrando por ello ; Hacer goles imposibles, ya que siempre fui un crack.

            También disfrutaba, siendo aun de pantalón corto, vender diarios por la calle en el barrio de la Chacarita, al anochecer, gritando, ¡¡La sexta diario, la sexta!!, había que parar la olla.

            Sabés, tengo una característica que me cayó del cielo, no se puede comprar ni aprender ; Tengo criterio, nací con el ; No me vanaglorio de tenerlo, solo lo uso.

            No se que entendiste, de mi comentario anterior.
            Estás mezclando peras con cocodrilos.

            Sacate el tacho de la cabeza y tratá de aprender a usar eso que tenés sobre los hombros.

            Hoy ya más cerca del debe de la vida, me doy el gusto de vivir sin trabajar por dinero, lo hago desde los cuarenta y pico, viviendo bien y siendo dueño de mi tiempo.

            Mi filosofía de vida fue siempre una:
            Me preguntaba, ¿que puedo hacer yo por el mundo?
            Me respondía: Nada, ellos son muchos y yo solo uno.
            Me preguntaba, ¿que puede hacer el mundo por mí?
            Me respondía: Todo, ellos son muchos y yo solo uno.

            Formado desde la cuna para bribón, conseguí vivir de la nada de forma holgada.

            Tal vez tendrías que repasar algunos conceptos sobre que cosa es vivir.

            Espero que no hayas venido por lana, porque saliste esquilado.

            Rubén Ardosain

              • Azote de la inteligencia
                La vida te da sorpresas, tiraste un anzuelo y en vez de una sardina enganchaste un tiburón.
                Veo que aprendiste la lección, antes de rebuznar tenés que pensar.
                Rubén Ardosain

                • Pliego velas. Tu intelecto superior me abruma. No entiendo cómo Argentina está hundida en la miseria con tanta mente prodigiosa en su seno.
                  Mil perdones, Rubén..

                  • Argentina no está hundida en la miseria, solo los aborígenes tienen problemas graves.

                    Los blancos no, por lo menos los de mente superior ; Somos los que descendemos de los neardertalenses.

                    Argentina es lo más parecido al paraíso terrenal, el resto del mundo es una bosta.

                    El nivel de vida que tengo yo, te garantizo que vos y ninguno de los que vos conozcas lo tiene.

                    Y sin trabajar y sin vivir del estado, solo aprendí a vivir de los sinvergüenzas.

                    Te lo conté, soy un bribón.

                    Sin embargo llevo una vida austera, no me gusta abusar porque los demás me dan lástima, no me importa su nivel social, para mi son descartables que me dan pena.

                    ¿Creés que el mundo es como vos te lo imaginaste?
                    Despertá che.

                    Hay gente que pone y gente que saca, yo soy de los que saca.
                    Hay gente que tira del carro y otros vamos arriba del carro.

                    ¿Tus mayores nunca te lo explicaron?

                    Lo siento si te arranqué de tu infancia mental ; Este es el mundo real.

                    Rubén Ardosian

                    • Permítame darle un consejo: Cómprese un libro de autoayuda y deje de leer este tipo de blogs que sólo le sirven para autoatormentarse y sacar su resentimiento.
                      Hágame caso; ciertas actitudes producen cáncer.

                    • Caspalinda
                      Desarrollar cáncer es temible, pero la estupidez no le va en saga ; Cuidate de ella como de hacerte encima.

                      Estás dando todos los síntomas, ojo al piojo.

                      Aunque nunca doy consejos porque no soy engrupido, si voy a decirte esto ; Para que no sufrás mucho:

                      No le doy bola a los giles que me leen y se amargan, porque para mi no hay contra, los dejo tragar saliva ; Son como borrados que no corren, son bagayos de ocasión.

                      Pero si te animás, seguí leyéndome e intentá superarte.

                      Me pregunto, ¿vivirán de los subsidios, o se ganarán la vida como hombres?

                      Merecer pertenecer a la especie dominante tiene sus costos.

                      Mis últimos post están muy buenos, bahh, como siempre.

                      Rubén Ardosain

                    • Mientes, fanfarroneas, …, aunque escribieras perfecto español se vería a legua que eres un argentino.
                      Lo que no entiendo es qué diablos haces intentando dar lecciones de física aquí cuando es evidente que no tienes NPI.
                      ¿Quieres llamar la atención, te sientes solo, necesitas cariño, …? Hay otros blogs para solucionar tus problemas. Éste es de física, así que deja de trollear con tus mamarrachadas de boludo ladronzuelo, aprendiz de pícaro medieval contemporáneo.
                      Ve a darle la plasta a la concha de tu madre, a lo mejor lo entiendes así, cretino.

                    • Azote de la inteligencia

                      Veo que estás entrando en razón, aunque perdiendo algo la línea.

                      Reconozco que leerme tratando de encontrar la sabiduría, es un camino plagado de espinas ; Pero lo que cuesta vale.

                      Aprender a pensar y apartarse de la aparente seguridad de la manada, es duro.

                      Como ves hay para todos y tupido.

                      Seguí así que vas bien.

                      Rubén Ardosain

  16. Una pregunta ingenua: supongo que cualesquiera cuerpos girando uno alrededor del otro generarán ondas gravitatorias, solo que demasiado tenues para ser detectadas, ¿no? Ahora bien, al ser esa energía tan pequeña, ¿no podría ser menor que el tamaño mínimo permitido para un paquete de energía por la mecánica cuántica? ¿Y no implicaría esto que las órbitas gravitatorias tendrían que estar cuantizadas, igual que las de los electrones alrededor de los núcleos atómicos?

  17. Pingback: Ondas gravitacionales y fusión de agujer...

  18. Antonio (AKA "Un físico")

    Imagen 24: https://en.wikipedia.org/wiki/File:The_Gravitational_wave_spectrum_Sources_and_Detectors.jpg
    Allí se intuye que de alguna forma deberá estar relacionado el espectro de las ondas gravitacionales con la polarización del fondo cósmico de microondas. Pero lo primero es espaciotiempo y lo segundo ondas electromagnéticas.

  19. Pingback: Los agujeros negros han dejado de ser negros | Azote de la Indolencia

  20. Muchas gracias por la entrada.
    Aquí va una duda que me asalta:
    Entre el interesante texto de tu entrada podemos leer esto:
    “Pero si pensamos en dos agujeros negros orbitandose mutuamente y que eso genera ondas gravitacionales, para generar ondas gravitacionales (como cualquier onda) hay que aportar energía. Por lo tanto:
    1.- El sistema formado por los agujeros negros tiene que ceder energía para generar las ondas gravitacionales.
    2.- Pero si se cede energía los agujeros negros se acercan, la órbita se hace más pequeña.”

    La duda:
    Si generar ondas gravitacionales consume energía del sistema que las genera:
    ¿Un agujero negro avanzando “solitario” por el espacio genera una onda gravitacional a su paso? ¿La generación de esa onda consume energía del agujero negro?

  21. Muy, muy buena entrada, pero no te lo creas, eh?
    Buen resumen de tus otras entradas.

  22. Duda que no me ha dado tiempo de chanchitear: ¿se podrá alcanzar a escuchar algo así como un fondo cósmico de ondas gravitacionales del Big Bang?

  23. Muy interesante!!!!!!!!!! Y excelente explicación, para aficionados como yo….gracias.

  24. Reblogueó esto en Nisamarymati's Blogy comentado:
    Muy bien explicado, a leer…

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