En la teoría de la gravitación de Einstein, es muy complicado describir cómo se propagan los efectos gravitatorios entre un sitio y otro cuando hay gravedad fuerte. Sin embargo, en casos de gravedad débil (cuando la velocidad de escape es menor que el 10% de la velocidad de la luz.; ver el Tema 1), entonces el problema es mucho más sencillo y decimos que la gravedad se propaga mediante ondas gravitacionales (en analogía a las ondas electromagnéticas). Sin embargo, dado que la gravedad es una fuerza intrínsecamente muy débil, las ondas gravitacionales son extremadamente débiles y aún no se han detectado directamente ni en objetos astrofísicos (por ejemplo, en el colapso gravitatorio de una supernova*) ni en el laboratorio**.

Ahora bien, el Universo es un gran laboratorio y los astrofísicos que lo saben han seleccionado entre todos los cuerpos celestes aquellos que son idóneos para estudiar la existencia de ondas gravitacionales y estos son los púlsares*** binarios. La razón se debe a que poseen una gravedad intensa y además variable (ya que al girar un púlsar alrededor de otro, la gravedad cambia continuamente).

(*) Supernova: Estrella que explota violentamente. Tras la explosión, sus capas más externas se separan y su núcleo se colapsa. Se piensa que todas las estrellas muy masivas y algunas estrellas binarias acaban sus vidas como supernovas.

(**) Es posible encontrar información en Internet sobre experimentos que intentan detectar ondas gravitacionales, poniendo en un buscador las palabras ondas gravitacionales y gravitación o sus equivalentes en inglés: gravitational waves y gravitation. Un buen enlace general es la wikipedia: http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_gravitacional.

(**) Púlsar: Estrella que gira sobre sí misma muy rápidamente (en menos de un segundo) y genera ondas de radio de forma muy parecida a cómo un faro emite un haz de luz en cada vuelta. Se cree que es el residuo de una supernova. Tras el colapso, la materia se ha comprimido tanto que ha quedado convertida en neutrones (por eso los púlsares también se llaman estrellas de neutrones). Los púlsares binarios, como cualquier pareja de estrellas, giran uno alrededor del otro.

De esta forma en 1979 se detectaron indirectamente ondas gravitacionales en un púlsar binario, lo que les valió el premio Nobel al astrofísico J.H. Taylor y a sus colaboradores.

¿Qué es eso de indirectamente?
Lo que observaron Taylor y sus colegas fue un cambio en el periodo orbital del púlsar binario. Las estrellas se iban acercando entre sí y orbitaban cada vez más rápido, de forma que algún día acabarían fundiéndose. Pero ¿por qué este acercamiento? Al no haber rozamiento, debían seguir en la misma órbita indefinidamente. Sin embargo lo que se observaba era que iban perdiendo energía de rotación. ¿Y si esa energía que perdían fuera debido a que estaban emitiendo ondas gravitacionales? Taylor y sus colegas midieron la energía que estaba perdiendo el sistema y la compararon con la energia en forma de ondas gravitacionales que debían emitir según la predicción de la relatividad general de Einstein, y era la misma.

Para dar una idea a los alumnos de las ondas gravitacionales, usaremos el mismo montaje del experimento 4. Si tenemos la red tensa y colocamos una masa en el centro, se deformará ligeramente. Si hacemos girar otra masa en torno a la primera (simulando el movimiento orbital del púlsar binario), los cambios en la deformación del espacio-tiempo que produzca se transmitirán como onda gravitacional por toda la red. Para ayudar a verlo se puede hacer vibrar el borde de nuestra red con la mano, de manera que aparezca una onda sobre la superficie que alcance a las masas centrales. Es nuestro modelo de onda gravitacional.