Es oficial: los científicos han detectado tantas señales de ondas gravitacionales que necesitan un catálogo especial para realizar un seguimiento. Pero eso no es todo. Han agregado cuatro nuevas detecciones al recuento, y una de esas señales fue un doble récord.
Antes de contarles sobre el doble golpe, un resumen: el 14 de septiembre de 2015, el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser, o LIGO, detectó el primer evento de ondas gravitacionales causado por la colisión de dos agujeros negros, ubicados en 1.300 millones de luz. -Años de distancia. Esta detección ganadora del premio Nobel fue un gran problema. Se necesitaron décadas de trabajo para construir un observatorio avanzado capaz de detectar las diminutas ondas en el espacio-tiempo que son causadas por algunos de los eventos más energéticos provocados por los objetos más masivos del universo. Desde entonces, el detector Virgo , cerca de Pisa, Italia, también ha estado rastreando estos eventos, aumentando la precisión de las detecciones de ondas gravitacionales.
LIGO y Virgo también detectaron la primera (y, actualmente, única) fusión de estrellas de neutrones el 17 de agosto de 2017.
Hasta ahora, todas las fusiones de agujeros negros se han producido entre agujeros negros de masa estelar, o agujeros negros que probablemente se formaron después de que estrellas masivas, unas pocas docenas de veces la masa de nuestro sol, murieran como supernovas. Al contar el número de colisiones de agujeros negros, hemos abierto una ventana exquisita sobre la frecuencia con la que los agujeros negros de masa estelar binaria se fusionan en nuestro universo. Esto, por extensión, proporciona una estimación de cuántos agujeros negros de masa estelar acechan por ahí. Sin embargo, nuestros detectores actuales no están equipados para captar las ondas gravitacionales producidas por las fusiones de agujeros negros supermasivos.
De Einstein a Black Holes Going Bump in the Night
Albert Einstein predijo la existencia de estas ondas en su histórica teoría general de la relatividad hace más de 100 años, pero es solo ahora que la tecnología se ha puesto al día. Desde 2015, los físicos han solidificado las predicciones de Einstein al detectar 11 eventos (10 por agujeros negros binarios y uno por estrellas de neutrones binarios).
Puede visualizar las ondas gravitacionales como ondas que se generan en la superficie de un estanque después de que se deja caer una piedra en el medio; la piedra representa la energía generada en el momento de la colisión entre los agujeros negros (o estrellas de neutrones) y los dos del estanque. La superficie dimensional es una burda analogía de las tres dimensiones del espacio. Las ondas se propagan a la velocidad de la luz y cuanto más masivos son los objetos que chocan, más energía se produce y, por tanto, más poderosas son las ondas. A medida que estas ondas se propaguen a nuestro pequeño rincón del universo, interferómetros de ondas gravitatorias extremadamente sensibles (como LIGO y Virgo) puede detectar una deformación del espacio-tiempo ínfimo que las ondas pasan a travésnuestro planeta. Además, los físicos pueden analizar estas ondas para descifrar la naturaleza de los objetos en colisión, como qué tan masivos eran y qué tan rápido giraban antes de chocar.
Es demasiado pronto para decir que la astronomía de ondas gravitacionales es una "rutina", pero a medida que se construyan más observatorios en todo el mundo, mejoraremos en identificar el origen de las ondas (la ubicación en el cielo de los objetos masivos en colisión) y detectar eventos más débiles (y por lo tanto más distantes y menos enérgicos).
"En solo un año, LIGO y VIRGO trabajando juntos han avanzado dramáticamente la ciencia de las ondas gravitacionales, y la tasa de descubrimiento sugiere que los hallazgos más espectaculares aún están por llegar", dijo Denise Caldwell en un comunicado. Caldwell es el director de la división de física de la National Science Foundation.
Y, como mencionamos, algunos de estos nuevos descubrimientos romperán récords, como GW170729, una de las señales recién anunciadas que ocurrió el 29 de julio de 2017. Esta señal fue generada por la colisión y fusión de dos agujeros negros que crearon un solo agujero negro. agujero negro 80 veces la masa de nuestro sol. El aplastamiento ocurrió en una galaxia distante hace aproximadamente 5 mil millones de años. Esto hace que GW170729 sea la fusión de agujeros negros más masiva y distante detectada hasta ahora.
¿Recuerda cómo dijimos que cuanto más grandes son los agujeros negros, más enérgica es su colisión? En el proceso de colisión, el aplastamiento de este agujero negro convirtió cinco masas solares de masa de agujero negro en energía pura. Es por eso que la señal fue lo suficientemente poderosa como para hacer eco a través del universo, cubriendo la Tierra 5 mil millones de años después. Las otras tres detecciones de ondas gravitacionales nuevas (más pequeñas y más cercanas) incluyen señales que se detectaron en 2017 el 9, 18 y 23 de agosto; se han denominado GW170809, GW170818 y GW170823 respectivamente. Estas nuevas detecciones se detallan en dos estudios publicados sobre el servicio de preimpresión arXiv.
Solo el comienzo
Los agujeros negros son algunos de los objetos más enigmáticos del universo. Sabemos que están ahí fuera, y ahora incluso tenemos mediciones directas de sus fusiones a través de las ondas gravitacionales que crean, pero quedan muchos misterios. Uno de los mayores hallazgos de este último lote de descubrimientos es que los astrofísicos pueden estimar, por primera vez, que todos los agujeros negros de masa estelar deberían tener menos de 45 veces la masa de nuestro Sol cuando emergen de sus supernovas.
"Las ondas gravitacionales nos brindan una visión sin precedentes de la población y las propiedades de los agujeros negros", dijo el becario postdoctoral Chris Pankow en un comunicado de la Universidad Northwestern y el Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA). "Ahora tenemos una imagen más nítida de la frecuencia con la que se fusionan los agujeros negros binarios de masa estelar y cuáles son sus masas. Estas medidas nos permitirán comprender aún más cómo nacen, viven y mueren las estrellas más masivas de nuestro Universo".
¿Y adivina qué? Este es sólo el comienzo. Se están planificando más observatorios de ondas gravitacionales en todo el mundo (y en el espacio ), y los detectores existentes están experimentando mejoras de sensibilidad.
Todo indica que el nuevo catálogo de ondas gravitacionales crecerá rápidamente en los próximos años, arrojando luz sobre los eventos oscuros que ocurren en los confines más lejanos de la expansión cósmica.
Ahora eso es estelar
Tanto LIGO como Virgo han completado sus dos primeras ejecuciones desde 2015. Una tercera ejecución de observación está programada para comenzar a principios de 2019 después de que se completen las actualizaciones adicionales de sus interferómetros ultrasensibles.
