El 14 de septiembre, las ondas de energía que viajaban durante más de mil millones de años sacudieron suavemente el espacio-tiempo en las proximidades de la Tierra. La perturbación, producida por un par de agujeros negros fusionados, fue capturada por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láserLIGO en Hanford, Washington y Livingston, Luisiana. Este evento marcó la primera detección de ondas gravitacionales y abre una nueva ventana científica sobre cómo funciona el universo.
Menos de medio segundo después, el Monitor de ráfaga de rayos gamma GBM del Telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA detectó un breve y débil estallido de luz de alta energía consistente con la misma parte del cielo. Análisis de estoEstallido sugiere una probabilidad de 0.2 por ciento de ser simplemente una coincidencia aleatoria. Los rayos gamma que surgen de una fusión de agujeros negros serían un hallazgo histórico porque se espera que los agujeros negros se fusionen "limpiamente", sin producir ningún tipo de luz.
"Este es un descubrimiento tentador con una baja probabilidad de ser una falsa alarma, pero antes de que podamos comenzar a reescribir los libros de texto necesitaremos ver más explosiones asociadas con las ondas gravitacionales de las fusiones de agujeros negros", dijo Valerie Connaughton, una GBMmiembro del equipo en el Centro Nacional de Espacio, Ciencia y Tecnología en Huntsville, Alabama, y autor principal de un artículo sobre la explosión que ahora está siendo revisado por The Astrophysical Journal.
La detección de luz de una fuente de ondas gravitacionales permitirá una comprensión mucho más profunda del evento. El GBM de Fermi ve todo el cielo no bloqueado por la Tierra y es sensible a los rayos X y rayos gamma con energías entre 8,000 y 40 millones de electronvoltios eVEn comparación, la energía de la luz visible oscila entre aproximadamente 2 y 3 eV.
Con su amplio rango de energía y amplio campo de visión, el GBM es el principal instrumento para detectar la luz de ráfagas cortas de rayos gamma GRB, que duran menos de dos segundos. Se cree que ocurren en órbita alrededor de objetos compactos,como estrellas de neutrones y agujeros negros, en espiral hacia adentro y chocan juntos. Se sospecha que estos mismos sistemas también son los principales productores de ondas gravitacionales.
"Con solo un evento conjunto, los rayos gamma y las ondas gravitacionales juntas nos dirán exactamente qué causa un GRB corto", dijo Lindy Blackburn, becaria postdoctoral en el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, y miembro dela colaboración científica de LIGO. "Hay una sinergia increíble entre las dos observaciones, con rayos gamma que revelan detalles sobre la energía de la fuente y el entorno local y las ondas gravitacionales que proporcionan una sonda única de la dinámica que condujo al evento".estalló y cómo Fermi y LIGO están trabajando juntos en una charla invitada en la reunión de la American Physical Society en Salt Lake City el martes.
Actualmente, los observatorios de ondas gravitacionales poseen una visión relativamente borrosa. Esto mejorará con el tiempo a medida que más instalaciones comiencen a funcionar, pero para el evento de septiembre, denominado GW150914 después de la fecha, los científicos de LIGO solo pudieron rastrear la fuente hasta un arco de cielo que abarca un áreade aproximadamente 600 grados cuadrados, comparable al área angular en la Tierra ocupada por los Estados Unidos.
"Ese es un pajar bastante grande para buscar cuando su aguja es un GRB corto, que puede ser rápido y débil, pero para eso está diseñado nuestro instrumento", dijo Eric Burns, miembro del equipo de GBM en la Universidad de Alabama enHuntsville. "Una detección de GBM nos permite reducir el área de LIGO y reduce sustancialmente el pajar".
Menos de medio segundo después de que LIGO detectó ondas gravitacionales, el GBM recogió un débil pulso de rayos X de alta energía que duraron solo aproximadamente un segundo. La explosión ocurrió efectivamente debajo de Fermi y en un ángulo alto a los detectores GBM, unsituación que limitó su capacidad de establecer una posición precisa. Afortunadamente, la Tierra bloqueó una gran franja de la ubicación probable de la explosión como lo vio Fermi en ese momento, lo que permitió a los científicos reducir aún más la posición de la explosión.
El equipo de GBM calcula menos de un 0.2 por ciento de probabilidad de que ocurrieran fluctuaciones aleatorias tan cerca de la fusión. Suponiendo que los eventos estén conectados, la localización de GBM y la vista de Fermi de la Tierra se combinan para reducir el área de búsqueda de LIGO en aproximadamente dos-tercios, a 200 grados cuadrados. Con una explosión mejor colocada para los detectores del GBM, o una lo suficientemente brillante como para ser vista por el Telescopio de Área Grande de Fermi, son posibles mejoras aún mayores.
El evento LIGO fue producido por la fusión de dos agujeros negros relativamente grandes, cada uno aproximadamente 30 veces la masa del Sol. No se esperaba que los sistemas binarios con agujeros negros de este tamaño fueran comunes, y quedan muchas preguntas sobre la naturaleza y el origendel sistema.
No se esperaba que las fusiones de agujeros negros emitieran señales significativas de rayos X o rayos gamma porque se necesita gas en órbita para generar luz. Los teóricos esperaban que cualquier gas alrededor de los agujeros negros binarios hubiera sido barrido mucho antes de su caída final. Por esta razón, algunos astrónomos consideran que el estallido de GBM probablemente sea una coincidencia y no esté relacionado con GW150914. Otros han desarrollado escenarios alternativos en los que la fusión de los agujeros negros podría crear emisiones de rayos gamma observables. Se necesitarán más detecciones para aclarar lo que realmente sucede cuando los agujeros negros colisionan.
Albert Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales en su teoría general de la relatividad hace un siglo, y los científicos han estado intentando detectarlas durante 50 años. Einstein imaginó estas ondas como ondas en el tejido del espacio-tiempo producidas por una aceleración masiva y aceleradacuerpos, como agujeros negros orbitando entre sí. Los científicos están interesados en observar y caracterizar estas ondas para aprender más sobre las fuentes que las producen y sobre la gravedad misma.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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