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Divulgar es tener conciencia de una altísima misión: poner al alcance de la mayoría el patrimonio científico de la minoría. Manuel Calvo Hernando Another Day in the Lab

7/11/20 - DJ:

KAGRA: el observatorio de ondas gravitacionales japonés

T.E.L: 3 min.

Un innovador telescopio criogénico y bajo tierra se unirá a los otros tres detectores de LIGO y VIRGO.


Los telescopios actuales tienen espejos de unos 8 metros de diámetro, mientras se construyen otros de 30 y 39 metros. Los observatorios de ondas gravitacionales también tienen espejos, contenidos en túneles de varios kilómetros de largo.

KAGRA es un acrónico de KAmioka GRAvitational wave detector. Kamioka es el municipio en la isla principal de Japón, en el distrito Gifu de la localidad Hida. Allí, en 2012, se comenzó a construir este telescopio que consiste en dos túneles de 3 km de largo, en forma de "L". En el vértice de la L hay un divisor de haz. Se envía un haz de luz láser hasta allí, se divide el haz en dos y se envía a cada túnel. Al final del camino hay espejos de zafiro que reflejan la luz. Si esto se hace en sincronía y no hay ninguna otra variable que altere el sistema, los dos haces de luz deberían cancelarse al volver. En cambio, si algo altera la distancia de los espejos, los haces al regresar no se cancelarán totalmente y algo llegará a los detectores.


Las ondas gravitacionales alteran el espacio. No es algo fácil de notar, por eso, la primera detección de ondas gravitacionales fue en 2015, aunque habían sido predichas por Einstein un siglo antes. Para tener una idea de lo poco que altera una onda gravitacional el espacio, basta un ejemplo:
La distancia entre la Tierra y el Sol (una unidad astronómica) que en promedio es 150 millones de km, cambiaría por una onda de este tipo en solo el diámetro de un átomo de hidrógeno: 10^-10 m (0,0000000001 m), una diezmilmillonésima de metro, un Angstrom.


Sin embargo, no solo las ondas gravitacionales pueden cambiar la distancia entre espejos (que pesan 23 kg cada uno). Los terremotos, el paso de camiones por senderos cercanos, incluso la caída de árboles, pueden hacer vibrar a los espejos y generar un falso positivo. Para evitar eso, los japoneses tomaron medidas extremas: el observatorio fue construido a 200 metros bajo tierra, lo que minimiza el "ruido sísmico" en un factor 100. Además, los espejos están montados en un sofisticado sistema de suspensión y enfriados a 20º K (-250º C), lo que también reduce el ruido termal. El láser viaja a través de tubos al vacío para evitar interferencia atmosférica.

UNA RED PARA DOMINAR LAS ONDAS GRAVITACIONALES
Hay otros observatorios de ondas en el mundo. En EE.UU. el proyecto LIGO tiene dos detectores (en Hanford y Livingston). Otro importante es el italiano VIRGO. Y hay un observatorio menor en Alemania: GEO600. KAGRA -cuyo costo fue de USD 148 millones- se unirá a esta flota, lo que permitirá poder triangular con mayor precisión el origen de las ondas que se detecten.


La construcción de los túneles finalizó en 2014 y hace un año se terminó todo el observatorio por completo. Comenzó a observar en febrero 2020, pero poco después, a raíz de la pandemia, tuvo que cerrar por prevención.

Antes de operar, KAGRA ya estaba dando clases de cómo construir un mejor observatorio gravitacional. Otros proyectos planean hacer mejoras, como la incorporación de criogenia de espejos y nuevas iniciativas ya adoptan el diseño japonés, incluso bajo tierra.

EE.UU y Europa no se quieren quedar atrás. Ya está en marcha la iniciativa COSMIC EXPLORER, un detector de 40 km que incorporará la criogenia, aunque no será subterráneo. Otros proyectos son LISA y Einstein Telescope. 

En 2015, luego de la novedad, se empezó a hablar del inicio de una "nueva era" de la astronomía de ondas gravitacionales. Tiene sentido: Se amplía el espectro de los fenómenos detectables y abre nuevos horizontes en cosmología. A un lustro de aquello, ya se están recolectando decenas de detecciones. Con nuevas tecnologías y observatorios más grandes, la nueva onda de la astronomía se hace notar. Aunque yo no hubiera llamado al nuevo telescopio KAGRA, sino Yūgen☉

Fuentes y enlaces relacionados
KAGRA Large-scale Cryogenic Gravitational-wave Telescope


Japan’s pioneering detector set to join hunt for gravitational waves

Japan’s KAGRA searches the sky for gravitational waves

Nuevo catálogo con decenas de nuevas ondas gravitacionales detectadas por Virgo y LIGO

COSMIC EXPLORER

Gravitational Waves: A New Era of Astronomy Begins

Sobre las imágenes
Crédito: https://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/kagra-gallery
Youtube

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