El astrofísico teórico Kip Thorne trabajando con Jessica Chastain en el set de Interstellar(Crédito: Kip Thorne a través de Wired Magazine)
Durante un siglo desde que Albert Einstein publicó por primera vez su revolucionaria teoría general de la relatividad, las mentes más importantes del mundo han tratado de descubrir si las predicciones derivadas de su teoría son ciertas. Una de estas mentes, Kip Thorne, ha pasado su carrera investigando la afirmación de Einstein de que las ondas gravitacionales existen y es considerado el principal experto mundial en el tema. Thorne se encuentra ahora en la cúspide de uno de los avances científicos más sorprendentes en la historia de la humanidad moderna: el detección de estas ondas .
Como profesor de física teórica en el Instituto de Tecnología de California, Thorne publicó numerosos libros y artículos sobre teoría gravitacional. En 1984, Thorne cofundó el proyecto LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser) que utiliza láseres para medir pequeñas distorsiones en la estructura del espacio-tiempo, distorsiones que podrían ser causadas por ondas gravitacionales.
En 1994, escribió el galardonado Agujeros negros y distorsiones del tiempo: el escandaloso legado de Einstein, un libro que conecta al público general con su complejo campo de estudio. Una década más tarde, Thorne se convirtió en asesor científico de Interestelar y proporcionó las matemáticas necesarias para proporcionar con precisión las magníficas imágenes de la película. También publicó La ciencia del interestelar con un delantero de Christopher Nolan.
El 14 de septiembre de 2015, los científicos que trabajaban en sitios gemelos de detectores LIGO en Livingston, Louisiana y Hanford, Washington juraron mantener el secreto después de que los datos iniciales indicaran la detección de un evento cósmico violento que ocurrió hace mucho tiempo. Después de meses de verificar y volver a verificar los datos, y con las noticias comenzando a filtrarse al público, los investigadores de CalTech y los laboratorios LIGO operados por el MIT anunciaron la extraordinaria detección de ondas gravitacionales. Como una nueva ventana al universo, las ondas han revelado la fusión de dos agujeros negros hace casi 1.300 millones de años.
El Observador se sentó con Kip Thorne antes de su colaboración multimedia con el maestro de efectos visuales Paul Franklin y el compositor ganador del Oscar Hans Zimmer en Lado deformado del universo , para discutir sobre Einstein, las ondas gravitacionales y su trabajo en Interestelar .
¿Cuál es la teoría de la relatividad general de Einstein?
Es un marco para todas las leyes de la física excepto las leyes cuánticas. La gente suele decir bien, es su teoría de la gravedad, pero va mucho más allá. Construyó esta teoría para explicar la gravedad, pero de hecho esa teoría hace mucho más que eso. Te dice cómo encajan todas las demás leyes de la naturaleza en el espacio y el tiempo.
Es la forma más precisa que conocemos para describir la naturaleza en lo que llamaríamos el dominio clásico, que lo es todo, excepto cuando se llega a lo muy pequeño: cosas como átomos y moléculas.
¿Cómo se conecta la teoría de Einstein con ondas gravitacionales ?
Einstein formuló su teoría general de la relatividad en un esfuerzo muy intenso que duró de 1905 a 1915 y completó la teoría en noviembre de 1915, hace poco más de cien años. Luego comenzó a usar la teoría o estas leyes que desarrolló para hacer predicciones. Una de las predicciones más importantes y la última gran predicción que hizo fue que deberían existir ondas gravitacionales. Él predijo eso en junio de 1916, por lo que ahora estamos hablando a solo dos meses del centenario de la predicción de ondas gravitacionales.
Miró las predicciones, miró la tecnología del día y miró las cosas que podrían producir ondas gravitacionales en el universo y concluyó que era inútil que alguna vez las veamos. Simplemente nunca tendríamos tecnología lo suficientemente precisa.
Él estaba equivocado. Los vimos por primera vez el pasado mes de septiembre.
En la línea de tiempo desde las predicciones de Einstein hasta el reciente descubrimiento de ondas gravitacionales, ¿cuál fue el punto de inflexión que condujo a un gran avance?
Bueno, hubo algunos puntos de inflexión. Los dos puntos de inflexión más importantes vinieron de dos personas en particular. Joseph Weber, alrededor de 1960, ideó un enfoque que parecía ser capaz de ver ondas gravitacionales y se embarcó en el esfuerzo por encontrarlas. Fue la primera persona en cuestionar la máxima de Einstein de que no tendríamos la tecnología para hacerlo. Weber no vio ondas gravitacionales. Pensó que sí por un tiempo, pero en realidad no los vio. Las olas son más débiles de lo que esperaba, pero rompió el atasco de la gente que pensaba que no puedes hacerlo e inspiró a otros. Incluyéndome a mí.
El segundo punto de inflexión fue un invento de Ray Weiss en el MIT pero con las semillas de esa idea que vinieron antes de Mikhail Gertsenshtein y Vladislav Pustovoit en Moscú, Rusia. Ray Weiss inventó esta técnica que usamos ahora y era diferente de la técnica de Weber. Lo llamamos detección de ondas gravitacionales de interferómetro y se basa en ondas gravitacionales que empujan los espejos hacia adelante y hacia atrás. Mides la mayoría de los espejos con rayos láser.
Weiss inventó esto y luego analizó todas las principales fuentes de ruido a las que tendría que enfrentarse y describió cómo lidiar con ellas. En 1972, proporcionó un plan para el camino a seguir con este tipo de diseño. Era un plano que se modificó de varias maneras, pero no de manera enorme. Realmente fue un diseño que resistió la prueba del tiempo durante décadas como guía para una forma de hacer esto. Ese fue el mayor punto de inflexión.
Es bastante interesante porque Ray es un tipo modesto y tuvo la idea de que no debería publicar esto en la literatura regular hasta que haya descubierto las ondas gravitacionales. Así que escribió este artículo que creo que es el artículo técnico más poderoso que jamás haya leído. Lo escribió y lo publicó en una serie de informes internos del MIT. Estaba disponible para personas como yo que estaban interesadas en el tema. Tenías que buscarlo porque no estaba disponible en la literatura habitual.
¿Qué sigue para este campo ahora que se han detectado ondas gravitacionales?
Bueno, esto es solo el comienzo. Cuando Galileo apuntó por primera vez su telescopio óptico a los cielos y abrió la astronomía óptica moderna, esa fue la primera de las ventanas electromagnéticas del universo: la luz. Usamos la frase 'ventana' para referirnos a ciertas tecnologías que usamos para buscar radiación con una determinada región de longitud de onda. En la década de 1940 nació la radioastronomía: mirar con ondas de radio en lugar de con luz. En la década de 1960 nació la astronomía de rayos X. En la década de 1970 nació la astronomía de rayos gamma. La astronomía infrarroja también nació en la década de 1960.
Pronto tuvimos todas estas ventanas diferentes que se veían con ondas electromagnéticas pero con diferentes longitudes de onda. El universo se ve muy diferente a través de un radiotelescopio y un telescopio de rayos X que con la luz. Lo mismo ocurre con la astronomía de ondas gravitacionales.
¿Se utilizarán ondas gravitacionales para explorar el universo?
Eso es lo que estamos haciendo ahora. Lo estamos haciendo ahora en LIGO. Hemos anunciado el descubrimiento de dos agujeros negros en colisión. Habrá más y veremos muchos otros tipos de fenómenos, pero solo los estamos viendo con ondas gravitacionales que tienen un cierto período de oscilación. Un período de unos pocos milisegundos. En los próximos 20 años veremos ondas gravitacionales que tienen períodos de horas. 
El laboratorio LIGO en Livingston, Louisiana (izquierda) se utilizó para detectar ondas gravitacionales emitidas por la colisión de dos agujeros negros (ilustrada a la derecha).Créditos: LIGO
Con detectores similares a LIGO que vuelan en el espacio, probablemente en los próximos 5 años veremos ondas gravitacionales que abarcan años utilizando una técnica de radioastronomía que implica el seguimiento de lo que llamamos púlsares.
Probablemente veremos en los próximos 5 años, seguramente los próximos 10 años, ondas gravitacionales con períodos casi tan largos como la edad del universo. A través de patrones que crean en el cielo, lo que llamamos fondo cósmico de microondas.
Tendremos cuatro ventanas de ondas gravitacionales diferentes abiertas en los próximos 20 años y cada una de ellas verá algo diferente. Estaremos investigando el nacimiento del universo con esto. La llamada 'era inflacionaria' del universo. Investigaremos el nacimiento de las fuerzas fundamentales y cómo llegaron a existir. Los veremos nacer en los primeros momentos del universo utilizando ondas gravitacionales. Veremos chocar los agujeros negros, lo que estamos haciendo ahora, pero chocan enormes agujeros negros. Veremos estrellas destrozadas por agujeros negros.
Veremos una variedad fantástica de cosas que nunca antes habíamos visto y esto continuará durante siglos como la astronomía óptica ha continuado durante siglos. Este es solo el comienzo.
Trabajaste con Christopher Nolan y Paul Franklin para construir la ciencia y las imágenes detrás Interestelar. ¿Qué tan preciso fue el agujero negro de la película, Gargantúa?
Es la representación más precisa que ha aparecido en una película de Hollywood. Oliver James, quien es científico jefe en Paul Franklin La empresa Doble negativa , con cierta insistencia mía, inventé una forma completamente nueva de hacer las imágenes. Produce imágenes más suaves y precisas en ese sentido. Eso es lo que necesita para una película IMAX.
Utilizamos un nuevo conjunto de técnicas, pero utilizando un conjunto más antiguo de técnicas, los astrofísicos han estado construyendo imágenes como la imagen de Gargantúa que se remonta a 1980. Fue realizada por primera vez por Jean-Pierre Luminet en Francia. Hay imágenes de agujeros negros que se parecen a Gargantúa, pero rara vez se las ve en la literatura astrofísica. Esto no es algo que los astrónomos realmente vean con sus telescopios. 
Gargantúa, el agujero negro ficticio representado en la película Interstellar.(Crédito: Warner Bros.)
Esta es la versión de mayor resolución, la versión más convincente y la versión más cautivadora. Pero los astrofísicos han realizado descripciones precisas anteriormente.
En la película, el profesor Brand explica que para cuando Cooper regrese de su viaje interestelar, habrá resuelto el problema de la gravedad. ¿Cuál fue ese problema?
En la película, la Tierra está muriendo biológicamente y solo quedan unos pocos millones de personas. La búsqueda del profesor Brand y las personas que trabajan con él es descubrir si es posible sacar a las personas restantes de la Tierra en colonias espaciales. No tenían el poder de un cohete para hacer eso. Tenían el poder de construir colonias espaciales en la Tierra, pero no tenían el poder de un cohete para despegarlas.
En la película, hay anomalías gravitacionales que se han producido de forma bastante repentina y esta rareza sobre la gravedad que ha comenzado a ocurrir sugirió al profesor Brand que podría ser posible controlar la gravedad o cambiar su comportamiento.
Lo que quería hacer era reducir la atracción gravitacional de la tierra el tiempo suficiente para usar la energía de un pequeño cohete para despegarnos. El problema entonces era aprender a aprovechar estas anomalías. Ves un ejemplo de la anomalía en el dormitorio de Murph: el patrón de polvo que cae. ¿Puede aprovechar estas anomalías y reducir la gravedad de la Tierra?
¿Qué tan lejos está la humanidad de los viajes interestelares?
Creo que probablemente lo haremos, pero no en menos de tres siglos. Es muy, muy difícil.
Hay ideas sobre cómo hacerlo, que generalmente implican poner personas en colonias espaciales que duran generaciones. Hay ideas de propulsión que la gente ha tenido que me hacen pensar que los seres humanos las lograrán en tres o cuatro siglos.
Lea nuestra entrevista con el artista de efectos visuales ganador del Oscar detrás Interestelar , Paul Franklin.
Robin Seemangal se centra en la NASA y la defensa de la exploración espacial. Nació y creció en Brooklyn, donde reside actualmente. Encuéntralo en Instagram para más contenido relacionado con el espacio: @not_gatsby.
