Después de varios meses de análisis exhaustivo, la Colaboración Científica LIGO, en la que participa el Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE), y la Colaboración Virgo han publicado un catálogo actualizado de detecciones de ondas gravitacionales. El catálogo contiene 39 nuevas señales de agujeros negros o colisiones de estrellas de neutrones detectadas entre el 1 de abril y el 1 de octubre de 2019, lo que triplica con creces el número de detecciones confirmadas. El nuevo conjunto incluye algunos de los sistemas más interesantes detectados hasta ahora y permite estudios cualitativamente nuevos de poblaciones astrofísicas y física fundamental.
El incremento de detecciones fue posible gracias a importantes mejoras en los instrumentos con respecto a períodos de observación anteriores. Éstas incluyeron una mayor potencia láser, espejos mejorados y, extraordinariamente, el uso de tecnología de compresión cuántica. Todo ello resultó en una mejora de un 60% en el rango en que se pueden detectar las señales. Los detectores también pudieron operar con menos interrupciones que en el pasado, mejorando el ciclo de trabajo de un 60% a un 75% aproximadamente.
Con todas estas nuevas señales, podemos empezar a comprender mejor las poblaciones de agujeros negros y estrellas de neutrones. Al analizar simultáneamente la población completa de fusiones binarias de agujeros negros, se puede extraer mucha más información astrofísica como, por ejemplo, que la distribución de masas de agujeros negros no sigue una distribución simple de ley de potencias. Medir las desviaciones de esta ley de energía permitirá conocer la formación de estos agujeros negros, ya sea como resultado de muertes estelares o colisiones previas. Considerar a toda la población de objetos también permite hacer mediciones más sólidas de propiedades difíciles de calcular, como el giro de los agujeros negros. Se ha encontrado que algunos agujeros negros fusionados tienen espines que están desalineados con su momento angular orbital. Esto permitirá probar los regímenes en los que se formaron estos sistemas binarios.
También se pueden utilizar las numerosas señales de este catálogo para poner a prueba la teoría de la gravedad de Einstein de más y mejores formas que antes. Esto se hizo comparando los datos con las predicciones de la teoría y limitando las posibles desviaciones. Los resultados de múltiples señales se combinaron utilizando nuevos métodos estadísticos para obtener las restricciones más precisas hasta ahora sobre las propiedades de la gravedad en el régimen fuerte y altamente dinámico de fusiones de agujeros negros. LIGO y Virgo también pudieron estudiar directamente las propiedades de los objetos remanentes producidos durante las fusiones: midiendo las vibraciones de estos objetos y descartando posibles “ecos” después de las señales principales, confirmaron que los remanentes se comportan tal y como predice la teoría de Einstein acerca de los agujeros negros.
Los resultados que se presentan hoy en el nuevo catálogo corresponden a los 6 primeros meses del tercer periodo de observación de LIGO y Virgo y ahora se están analizando los resultados de los 5 meses restantes. Mientras tanto, se están llevando a cabo mejoras en ambos instrumentos para preparar el cuarto periodo de observación, al que se sumará el detector KAGRA en Japón.
Más información:
- Resumen científico del catálogo GWTC-2 (Catálogo de Ondas Gravitacionales Transitorias 2) publicado: https://www.ligo.org/science/Publication-O3aCatalog/translations/science-summary-spanish.pdf
- Más detalles sobre el primer catálogo, GWTC-1, en estos dos artículos: GWTC-1: A Gravitational-Wave Transient Catalog of Compact Binary Mergers Observed by LIGO and Virgo during the First and Second Observing Runs y Binary Black Hole Population Properties Inferred from the First and Second Observing Runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo
Esta actividad se cofinancia con cargo al Programa Operativo FEDER Galicia 2014-2020.
Visualización de 38 agujeros negros fusionados confirmados que LIGO y Virgo han observado durante las pruebas de observación O1, O2 y O3A. Cada observación de ondas gravitacionales confirmada tiene una señal al menos diez veces mayor que el ruido de los detectores. La animación muestra cálculos de relatividad numérica de los horizontes de los agujeros negros durante las últimas órbitas de los agujeros negros a medida que giran en espiral hacia adentro, se fusionan y resuenan. Los horizontes están coloreados por sus formas (es decir, por sus curvaturas escalares intrínsecas). Cada cálculo de relatividad numérica utiliza masas y espines de agujeros negros que son consistentes con una de las observaciones del catálogo LIGO-Virgo. La animación muestra los 0,30 segundos finales antes de la fusión para cada binario. Tenga en cuenta que GW190814 se modela como un agujero negro binario, aunque la naturaleza del objeto más pequeño en el binario es incierta. Crédito: Teresita Ramirez y Geoffrey Lovelace, Colaboración SXS.
