Detector

Virgo es un interferómetro láser con dos brazos perpendiculares de 3 km de longitud. Se encuentra en el Observatorio Gravitacional Europeo, en la campiña cerca de Pisa, en Italia. Su objetivo es detectar ondas gravitacionales procedentes de fuentes astrofísicas.

Dentro de Virgo, el haz de luz producido por un láser se divide en dos mediante un espejo semirreflectante, conocido como «divisor de haz». Los dos haces resultantes recorren trayectorias perpendiculares separadas: los «brazos».

Un espejo situado en el extremo de cada uno de los brazos, de 3 km de longitud, refleja la luz para que los dos haces vuelvan al divisor. Al pasar de nuevo por el divisor, los dos haces que vuelven se superponen e interfieren entre sí.

La franja oscura

Este «patrón de interferencia» cambia dependiendo de la diferencia en la cantidad de tiempo que tardan los rayos láser en viajar a lo largo de los dos brazos. Cuando no hay señal de ondas gravitacionales, los dos haces deberían tardar lo mismo en recorrer los dos brazos iguales. En este caso, se recombinan destructivamente en el puerto de salida del detector. Esto significa que los haces se anulan mutuamente y, por tanto, no llega luz al fotodetector situado en el puerto de salida del interferómetro. Este punto de funcionamiento se denomina «franja oscura» del interferómetro.

El efecto de una onda gravitacional

En cambio, cuando una onda gravitacional atraviesa el detector, estira alternativamente un brazo mientras encoge el otro en una cantidad minúscula (aproximadamente una milésima del diámetro del protón). Como consecuencia, la luz tarda un tiempo diferente en recorrer los dos brazos. En este caso, cuando los dos haces se recombinan, ya no se anulan mutuamente y una pequeña cantidad de luz, proporcional al desplazamiento causado por el paso de la onda gravitacional, es ahora detectable por el fotodetector del puerto de salida.

Cuanto más largos sean los brazos del detector, mayor será el cambio en su longitud provocado por el paso de una onda gravitacional, esta es la razón por la que los brazos de Virgo son tan largos: tres kilómetros.

Por supuesto, poner en práctica este principio de funcionamiento con un instrumento real es extremadamente complejo y presenta varios retos científicos y tecnológicos. Dos de los más complejos involucran aumentar la intensidad de la señal de ondas gravitacionales y reducir el ruido de fondo en el que se oculta.