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Las ondas gravitacionales levantan el velo de la oscuridad cósmica

Las ondas gravitacionales levantan el velo de la oscuridad cósmica

Impresión artística de una colisión de estrellas de neutrones. Una colisión de estrellas de neutrones ha provocado una de las 11 señales de ondas gravitacionales detectadas hasta ahora. NASA / Swift / Dana Berry

Es oficial: los científicos han detectado tantas señales de ondas gravitacionales que necesitan un catálogo especial a seguir. Pero eso no es todo. Agregaron cuatro Nuevo señalando detecciones y uno de esos signos era un Doble Persona que bate récords.

Antes de falarmos sobre o golpe duplo, um resumo: em 14 de setembro de 2015, o Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory, ou LIGO, detectou o primeiro evento de onda gravitacional causado pela colisão de dois buracos negros, localizados a 1,3 bilhão de luz. -en unos años. Esta detección ganadora del Premio Nobel no fue gran cosa. Se necesitaron décadas de trabajo para construir un observatorio avanzado capaz de detectar las pequeñas ondas en el espacio-tiempo 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 monitoreando estos eventos, aumentando la precisión de la detección de ondas gravitacionales.

LIGO y Virgo también detectaron la primera (y actualmente la 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, algunas decenas de veces la masa de nuestro Sol, murieran en supernovas. Al contar el número de colisiones de agujeros negros, abrimos una ventana extraordinaria hacia la frecuencia con la que los agujeros negros de masa de estrellas binarias se fusionan en nuestro universo. Esto, por extensión, proporciona una estimación del número de agujeros negros de masa estelar escondidos allí. Sin embargo, nuestros detectores actuales no están equipados para capturar las ondas gravitacionales producidas por la fusión de agujeros negros supermasivos.

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De Einstein a los agujeros negros que se mueven de noche

Albert Einstein predijo la existencia de estas ondas en su Teoría de la relatividad histórica general hace más de 100 años, pero es solo ahora que la tecnología se ha actualizado. Desde 2015, los físicos han consolidado las predicciones de Einstein detectando 11 eventos (10 de agujeros negros binarios y uno de estrellas de neutrones binarios).

Puede ver las ondas gravitacionales como ondas generadas en la superficie de un lago después de que una piedra cae en el medio; la piedra representa la energía generada cuando los agujeros negros (o las estrellas de neutrones chocan) y ambos. la superficie dimensional es una analogía aproximada de las tres dimensiones del espacio. Las ondas se propagan a la velocidad de la luz y cuanto más masivos sean los objetos en colisión, mayor será la energía producida y, por tanto, más poderosas serán las ondas. A medida que estas ondas recorren nuestro pequeño rincón del universo, los interferómetros de ondas gravitacionales altamente sensibles (como LIGO y Virgo) pueden detectar una pequeña distorsión del espacio-tiempo a medida que pasan las ondas. A través de Nuestro planeta. Además, los físicos pueden analizar estas ondas para descifrar la naturaleza de los objetos en colisión, como su masa y velocidad de rotación antes de romperse.

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 para localizar el origen de las ondas (la posición en el cielo de los objetos masivos en colisión). ) y para capturar eventos más débiles (y por lo tanto más distantes y menos enérgicos).

“En solo un año, LIGO y VIRGO trabajando juntos han recorrido un largo camino en la ciencia de las ondas gravitacionales y el ritmo de los descubrimientos sugiere que los descubrimientos 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 único agujero negro. 80 veces la masa de nuestro sol. El accidente ocurrió en una galaxia distante hace unos 5 mil millones de años. Esto hace que el GW170729 sea más masivo Es la fusión de agujeros negros más distante registrada hasta la fecha.

¿Recuerda cómo dijimos que cuanto más grandes son los agujeros negros, más enérgica será su colisión? Durante el proceso de colisión, este agujero negro convirtió cinco masas solares de la masa de un agujero negro en energía pura. Es por eso que la señal fue lo suficientemente fuerte como para resonar en todo el universo, lavando la Tierra 5 mil millones de años después. Las otras tres nuevas detecciones de ondas gravitacionales (más pequeñas y más cercanas) incluyen señales que se detectaron en 2017 los días 9, 18 y 23 de agosto, llamadas GW170809, GW170818 y GW170823, respectivamente. Estos nuevos hallazgos se detallan en dos estudios publicados sobre el servicio de preimpresión arXiv.

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Ese fue el comienzo

Los agujeros negros se encuentran entre los objetos más enigmáticos del universo. Sabemos que están allí y ahora también tenemos medidas directas de sus fusiones a través de las ondas gravitacionales que crean, pero quedan muchos misterios. Uno de los mayores descubrimientos en 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 investigador 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 precisa de la frecuencia y la masa de los agujeros negros binarios de masa estelar. Estas medidas nos permitirán comprender mejor cómo nacen, viven y mueren las estrellas más masivas de nuestro Universo”.

¿Y adivina qué? Este es solo el comienzo. Se esperan más observadores de ondas gravitacionales en todo el mundo (y en el espacio), y los detectores existentes están experimentando actualizaciones de sensibilidad.

Todo indica que el nuevo catálogo de ondas gravitacionales crecerá rápidamente en los próximos años, arrojando luz sobre los oscuros eventos que tienen lugar en los confines de la expansión cósmica.

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