Introducción a las ondas gravitacionales (edX)

Algunos de los temas que cubriremos:

• Los astrónomos modernos combinan datos de múltiples tipos de telescopios para crear imágenes compuestas de objetos en el espacio.

• Los agujeros negros son por definición imposibles de observar directamente usando telescopios de luz, ya que ninguna luz puede escapar de su extrema gravedad.

• La única manera de estudiar los agujeros negros usando telescopios de luz es observar cualquier gas y polvo que caiga en ellos. Esto puede revelar información sobre un agujero, como la frecuencia con la que gira alrededor de su eje.

Comprensión de la gravedad.

• En el siglo XVII, Isaac Newton propuso una ley universal de gravitación que concebía la gravedad como una fuerza entre dos masas (m1m1 y m2m2) separadas por una distancia rr según la ecuación: F = Gm1m2r2F = Gm1m2r2

• La teoría de Newton es muy exacta para la mayoría de las situaciones y es ampliamente utilizada hoy en día. Sin embargo, Newton estaba preocupado por la acción a distancia, quería entender cómo dos masas se conocen y se influyen mutuamente sin enviar ninguna señal.

• Este problema no se resolvió hasta que Albert Einstein propuso la relatividad general en 1916. En su nueva concepción la gravedad no es una fuerza, sino la geometría del espacio-tiempo. Los objetos masivos causan que el espacio-tiempo se curve, y esta curvatura es lo que influye en el movimiento de otros objetos en el espacio-tiempo. El mensajero gravitacional de Newton resultó ser el espacio-tiempo en sí.

• Einstein se dio cuenta de que objetos masivos (no esféricamente simétricos) sometidos a aceleración u oscilación producirían distorsiones que se extenderían a través del espacio-tiempo como ondulaciones en un estanque. Estas ondulaciones se llaman ondas gravitacionales.

• Al igual que las ondas electromagnéticas, las ondas gravitatorias transportan energía y tienen amplitudes (llamadas tensión para las ondas gravitacionales) y frecuencias asociadas con ellas. Las ondas gravitatorias se representan a menudo como formas de onda, que demuestran su frecuencia y amplitud mientras que cambian con el tiempo.

• Las ondas gravitacionales interactúan muy débilmente con la materia, pasando por todo esencialmente sin cambios. Esto es muy útil para la astronomía porque significa que cualquier señal detectada permanece prácticamente inalterada desde cuando se generó en la fuente.

What you'll learn

Hace no mucho tiempo, hace apenas un par de años, anunciamos en el 2016, que habíamos descubierto por primera vez ondas gravitacionales.

En introducción a ondas gravitacionales vamos a explicar su significado, son una predicción de la teoría de Einstein de la teoría de la relatividad general, vamos hablar de la primera teoría de la relatividad especial después de la relatividad general y de cómo se producen o cómo pensaba Albert Einstein que se producían las ondas gravitacionales.

Después vamos a hablar de qué sistemas producen ondas gravitacionales, en realidad no sabemos producir nosotros ondas gravitacionales, sabemos que hay sistemas astrofísicos que producen las ondas gravitacionales. Es así que hablaremos de agujeros negros, de estrellas de neutrones, del universo temprano produciendo ondas gravitacionales.

Más tarde hablaremos de cómo se pueden detectar las ondas gravitacionales, que ha sido una campaña muy difícil que ha tomado casi medio siglo; Pero hay detectores de distintos tipos, vamos a explicar los distintos tipos de detectores, y más en detalle los detectores que se usaron para detectar por primera vez, por segunda y por tercera vez, también, ondas gravitacionales.

Y finalmente, el tema más interesante, es la astrofísica de las ondas gravitacionales que aprendemos porqué las buscamos, y cómo podemos aprender de los sistemas que las producen, no solo midiendo ondas gravitacionales con distintos instrumentos, sino también midiendo otras ondas, ondas electromagnéticas, u otras partículas producidas por los mismos sistemas.

Syllabus

Introducción:

En este curso vamos a hablar de las ondas gravitacionales. Hace no mucho tiempo, hace apenas un par de años, anunciamos en el 2016, que habíamos descubierto por primera vez ondas gravitacionales. Vamos a explicar primero qué son, son una predicción de la teoría de Einstein de la teoría de la relatividad general, vamos hablar de la primera teoría de la relatividad especial después de la relatividad general y de cómo se producen o cómo pensaba Einstein que se producían las ondas gravitacionales.

Módulo 1:

En este módulo vamos aprender la teoría de la relatividad general de Einstein, que suena muy difícil, pero vamos a aprender lo básico lo que hace falta para entender cómo se producen y cómo se predicen las ondas gravitacionales.

Módulo 2:

¿Qué es lo que produce ondas gravitacionales? De acuerdo a la teoría, cualquier masa que no sea esférica y este acelerándose produce ondas gravitacionales. Yo misma aquí estoy produciendo ondas gravitaciones, la cuestión es ¿qué sistemas producen ondas gravitacionales detectables?

Módulo 3:

En este módulo vamos hablar de cómo se detectan las ondas gravitacionales, ¿cuál es el efectos que queremos detectar?

Lo que queremos hacer es medir distancias de manera muy precisa. Tenemos muchas maneras de medir distancias, aún distancias a estrellas; cuán precisamente necesitamos medirlas, esa es la cuestión.

¿Cuán grande es la distorsión del espacio tiempo?

Módulo 4:

Y finalmente, el tema más interesante, es la astrofísica de las ondas gravitacionales que aprendemos porqué las buscamos, y cómo podemos aprender de los sistemas que las producen, no solo midiendo ondas gravitacionales con distintos instrumentos, sino también midiendo otras ondas, ondas electromagnéticas, u otras partículas producidas por los mismo sistemas.