El Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser LIGO ha realizado una tercera detección de ondas gravitacionales, ondas en el espacio y el tiempo, lo que demuestra que se ha abierto firmemente una nueva ventana en astronomía. Como fue el caso con las dos primeras detecciones, elSe generaron ondas cuando dos agujeros negros colisionaron para formar un agujero negro más grande.
El nuevo agujero negro, formado por la fusión, tiene una masa aproximadamente 49 veces mayor que la de nuestro sol. Esto llena un espacio entre las masas de los dos agujeros negros fusionados detectados previamente por LIGO, con masas solares de 62 primera detección y 21 segunda detección.
"Tenemos más confirmación de la existencia de agujeros negros de masa estelar que son más grandes que 20 masas solares; estos son objetos que no sabíamos que existían antes de que LIGO los detectara", dice David Shoemaker del MIT, el nuevo portavoz electo deLIGO Scientific Collaboration LSC, un cuerpo de más de 1,000 científicos internacionales que realizan investigaciones de LIGO junto con Virgo Collaboration, con sede en Europa. "Es notable que los humanos puedan armar una historia y probarla, por tan extraña y extremaeventos que tuvieron lugar hace miles de millones de años y miles de millones de años luz lejos de nosotros. Toda la colaboración científica de LIGO y Virgo trabajó para unir todas estas piezas ".
La nueva detección se produjo durante la carrera de observación actual de LIGO, que comenzó el 30 de noviembre de 2016 y continuará durante el verano. LIGO es una colaboración internacional con miembros de todo el mundo. Sus observaciones son realizadas por detectores gemelos, uno en Hanford, Washington, y el otro en Livingston, Louisiana - operado por Caltech y MIT con fondos de la National Science Foundation NSF.
LIGO realizó la primera observación directa de ondas gravitacionales en septiembre de 2015 durante su primera ejecución de observación desde que se sometió a importantes actualizaciones en un programa llamado Advanced LIGO. La segunda detección se realizó en diciembre de 2015. La tercera detección, llamada GW170104 y realizada elEl 4 de enero de 2017 se describe en un nuevo artículo aceptado para su publicación en la revista Cartas de revisión física .
En los tres casos, cada uno de los detectores gemelos de LIGO detectó ondas gravitacionales de las fusiones tremendamente enérgicas de pares de agujeros negros. Estas son colisiones que producen más potencia que la que irradian todas las estrellas y galaxias del universo en cualquier momentoLa detección reciente parece ser la más lejana hasta la fecha, con los agujeros negros ubicados a unos 3 mil millones de años luz de distancia los agujeros negros en la primera y segunda detección se encuentran a 1.3 y 1.4 mil millones de años luz de distancia, respectivamente.
La observación más reciente también proporciona pistas sobre las direcciones en las que giran los agujeros negros. A medida que los pares de agujeros negros giran en espiral entre sí, también giran sobre sus propios ejes, como un par de patinadores sobre hielo que giran individualmente mientras giran en círculosunos a otros. A veces, los agujeros negros giran en la misma dirección orbital general a medida que el par se mueve, lo que los astrónomos denominan giros alineados, y a veces giran en la dirección opuesta al movimiento orbital. Además, los agujeros negros también pueden serinclinado lejos del plano orbital. Esencialmente, los agujeros negros pueden girar en cualquier dirección.
Los nuevos datos de LIGO no pueden determinar si los agujeros negros observados recientemente estaban inclinados, pero implican que al menos uno de los agujeros negros puede no haber estado alineado en comparación con el movimiento orbital general. Se necesitan más observaciones con LIGO para decir algo definitivosobre los giros de los agujeros negros binarios, pero estos primeros datos ofrecen pistas sobre cómo se pueden formar estos pares.
"Esta es la primera vez que tenemos evidencia de que los agujeros negros pueden no estar alineados, lo que nos da una pequeña pista de que pueden formarse agujeros negros binarios en densos grupos estelares", dice Bangalore Sathyaprakash de Penn State y Cardiff University, unode los editores del nuevo documento, que es autor de toda la colaboración de LSC y Virgo.
Hay dos modelos principales para explicar cómo se pueden formar pares binarios de agujeros negros. El primer modelo propone que los agujeros negros nacen juntos: se forman cuando cada estrella en un par de estrellas explota, y luego, porque las estrellas originalesgiraban en alineación, los agujeros negros probablemente permanecen alineados.
En el otro modelo, los agujeros negros se unen más tarde en la vida dentro de cúmulos estelares abarrotados. Los agujeros negros se emparejan después de hundirse en el centro de un cúmulo estelar. En este escenario, los agujeros negros pueden girar en cualquier dirección con respecto asu movimiento orbital. Debido a que LIGO ve alguna evidencia de que los agujeros negros GW170104 no están alineados, los datos favorecen ligeramente esta densa teoría del cúmulo estelar.
"Estamos empezando a recopilar estadísticas reales sobre sistemas binarios de agujeros negros", dice Keita Kawabe de Caltech, también editora del periódico, que trabaja en el Observatorio LIGO Hanford. "Eso es interesante porque algunos modelos de binarios de agujeros negrosla formación es algo favorecida sobre las demás incluso ahora y, en el futuro, podemos reducir aún más esto ".
El estudio también pone a prueba nuevamente las teorías de Albert Einstein. Por ejemplo, los investigadores buscaron un efecto llamado dispersión, que ocurre cuando las ondas de luz en un medio físico como el vidrio viajan a diferentes velocidades dependiendo de su longitud de onda; esto escómo un prisma crea un arco iris. La teoría general de la relatividad de Einstein prohíbe que la dispersión ocurra en ondas gravitacionales a medida que se propagan desde su fuente a la Tierra. LIGO no encontró evidencia de este efecto.
"Parece que Einstein tenía razón, incluso para este nuevo evento, que está aproximadamente dos veces más lejos que nuestra primera detección", dice Laura Cadonati de Georgia Tech y la portavoz adjunta del LSC. "No podemos ver ninguna desviaciónde las predicciones de la relatividad general, y esta mayor distancia nos ayuda a hacer esa declaración con más confianza ".
"Los instrumentos LIGO han alcanzado sensibilidades impresionantes", señala Jo van den Brand, portavoz de Virgo Collaboration, físico en el Instituto Nacional Holandés de Física Subatómica Nikhef y profesor de la Universidad VU en Amsterdam. "Esperamos que así seaverano Virgo, el interferómetro europeo, ampliará la red de detectores, ayudándonos a localizar mejor las señales "
El equipo de LIGO-Virgo continúa buscando en los últimos datos de LIGO signos de ondas espacio-temporales desde los confines del cosmos. También están trabajando en actualizaciones técnicas para la próxima ejecución de LIGO, programada para comenzar a fines de 2018, duranteque se mejorará la sensibilidad de los detectores.
"Con la tercera detección confirmada de ondas gravitacionales por la colisión de dos agujeros negros, LIGO se está estableciendo como un poderoso observatorio para revelar el lado oscuro del universo", dice David Reitze de Caltech, director ejecutivo del Laboratorio LIGO."Si bien LIGO es especialmente adecuado para observar este tipo de eventos, esperamos ver otros tipos de eventos astrofísicos pronto, como la colisión violenta de dos estrellas de neutrones".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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