Ondas gravitacionales y primera detección en LIGO.

Abstract

[ES]El presente Trabajo de Fin de Grado (TFG) constituye el recorrido histórico de la radiación gra vitatoria, abordado desde un punto de vista teórico y práctico. Las ondas gravitaciones (GW) nacen teóricamente con la relatividad general (GR) y las soluciones en forma de ondas a las ecuaciones de campo de Einstein (EFE) en el marco de la teoría linealizada, basada en una perturbación espacio-temporal hµν sobre una métrica base g¯µν, propuestas hace unos 100 años, poco después de la publicación de la GR. Analizaremos cómo se emiten estas ondas, los efectos que tienen y sus características, en especial la energía que emiten curvando el espacio-tiempo para lo que desarrollaremos una expresión en función de parámetros observables como la frecuencia del tensor energía momento T GW µν . A continuación, hablaremos sobre la primera observación indirecta de la emisión de GW realizada por Hulse y Taylor usando un púlsar binario en la década de 1970, y de fuentes astronómicas viables para la detección directa de radiación gravitatoria. Para ambos casos desarrollaremos los cálculos teó ricos que nos llevan a la emisión de ondas gravitacionales. El trabajo sigue con una descripción de los proyectos LIGO y Virgo de interferómetros láser para la detección de GW, que comienzan a construirse en 1990 y son operativos desde 2015. Por último, comentaremos las observaciones más destacadas realizadas por los detectores y su im portancia tanto en la exploración del universo como en la determinación de la constante de Hubble H0, complementando el estudio realizado con telescopios tradicionales.

[EN]This Final Degree Project (TFG) is a historical overview of gravitational radiation, approached from a theoretical and practical point of view. Gravitational waves are theoretically born with general relativity (GR) and the wave solutions to the Einstein field equations (EFE) in the framework of the linearized theory, based on a space-time perturbation hµν on a base metric g¯µν, proposed about 100 years ago, shortly after the publication of GR. We will analyse how these waves are emitted, the effects they have and their characteristics, especially the energy they emit by curving space-time, for which we will develop an expression of the stress-energy tensor T GW µν as a function of observable parameters such as the frequency . We will then discuss the first indirect observation of GW emission by Hulse and Taylor using a binary pulsar in the 1970s, and viable astronomical sources for the direct detection of gravitational radiation. For both cases we will develop the theoretical calculations that lead to the emission of gra vitational waves. The work continues with a description of the LIGO and Virgo laser interferometer projects for GW detection, which started construction in 1990 and have been operational since 2015. Finally, we will discuss the most outstanding observations made by the detectors and their impor tance both in the exploration of the universe and in the determination of the Hubble constant H0, complementing traditional telescopes.