{"id":6412,"date":"2020-06-23T16:00:35","date_gmt":"2020-06-23T14:00:35","guid":{"rendered":"https:\/\/igfae.usc.es\/igfaedb\/?p=6412"},"modified":"2021-03-24T15:19:19","modified_gmt":"2021-03-24T13:19:19","slug":"virgo-y-ligo-detectan-un-objeto-misterioso-fusionandose-con-un-agujero-negro","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/igfae.usc.es\/igfaedb\/es\/virgo-y-ligo-detectan-un-objeto-misterioso-fusionandose-con-un-agujero-negro\/","title":{"rendered":"Virgo y LIGO detectan un objeto misterioso fusion\u00e1ndose con un agujero negro"},"content":{"rendered":"

Virgo y LIGO, en el que participa el Instituto Galego de F\u00edsica de Altas Enerx\u00edas (IGFAE), han anunciado el descubrimiento de un objeto compacto de aproximadamente 2,6 masas solares, situ\u00e1ndolo en un intervalo entre la estrella de neutrones m\u00e1s masiva y el agujero negro m\u00e1s ligero jam\u00e1s visto. Hace unos 800 millones de a\u00f1os, este objeto se fusion\u00f3 con un agujero negro de 23 masas solares y, al hacerlo, emiti\u00f3 una intensa onda gravitacional. Dado que la observaci\u00f3n aislada de esta onda, que se detect\u00f3 en la Tierra en agosto de 2019, no nos permite distinguir si el objeto compacto es un agujero negro o una estrella de neutrones, su naturaleza exacta sigue siendo un misterio.<\/strong><\/p>\n

Durante mucho tiempo, la comunidad astron\u00f3mica ha estado desconcertada por la falta de observaciones de objetos compactos con masas en el intervalo desde 2,5 hasta 5 masas solares. Esta misteriosa zona gris se conoce como el \u00abhueco en la distribuci\u00f3n de masas\u00bb: un intervalo de masas aparentemente demasiado peque\u00f1as para un agujero negro y demasiado grandes para una estrella de neutrones. Tanto las estrellas de neutrones como los agujeros negros se forman cuando estrellas muy masivas agotan su combustible nuclear y explotan como supernovas. Lo que queda despu\u00e9s de la explosi\u00f3n depende de la cantidad que permanece del n\u00facleo de la estrella. Los n\u00facleos menos masivos tienden a formar estrellas de neutrones, mientras que los m\u00e1s masivos colapsan en agujeros negros. Entender si existe un hueco en la distribuci\u00f3n de masas en el intervalo mencionado y por qu\u00e9, ha sido un enigma durante mucho tiempo para los cient\u00edficos.<\/p>\n

Ahora, las colaboraciones cient\u00edficas que operan el detector Advanced Virgo en el Observatorio Gravitacional Europeo (EGO, por sus siglas en ingl\u00e9s), cerca de Pisa en Italia, y los dos detectores Advanced LIGO, en los Estados Unidos, han anunciado el descubrimiento de un objeto de alrededor de 2,6 masas solares, es decir, dentro del llamado \u00abhueco en la distribuci\u00f3n de masas\u00bb, cuestionando as\u00ed su propia existencia. La naturaleza del objeto en s\u00ed mismo sigue siendo un misterio, ya que esta observaci\u00f3n de ondas gravitacionales por s\u00ed sola no nos permite distinguir si se trata de un agujero negro o una estrella de neutrones. Hace unos 800 millones de a\u00f1os, el objeto se fusion\u00f3 con un agujero negro de 23 masas solares y, al hacerlo, gener\u00f3 un agujero negro final de unas 25 veces la masa del Sol. La fusi\u00f3n emiti\u00f3 una intensa onda gravitacional que los tres instrumentos de la red detectaron\u00a0el 14 de agosto de 2019, y por tanto se ha etiquetado como GW190814. El descubrimiento acaba de publicarse en The Astrophysical Journal Letters<\/em>.<\/p>\n

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Leyenda para tabla de masas: Este gr\u00e1fico muestra las masas para los agujeros negros detectados a trav\u00e9s de observaciones electromagn\u00e9ticas (morado), los agujeros negros medidos mediante observaciones de ondas gravitacionales (azul), las estrellas de neutrones medidas con observaciones electromagn\u00e9ticas (amarillo) y las estrellas de neutrones detectadas a trav\u00e9s de ondas gravitacionales (naranja). GW190814 est\u00e1 resalta en el centro del gr\u00e1fico como la fusi\u00f3n de un agujero negro y un objeto misterioso alrededor de 2,6 veces la masa del Sol. Cr\u00e9dito: LIGO-Virgo\/ Frank Elavsky & Aaron Geller (Northwestern).<\/p><\/div>\n

Otra peculiaridad de este evento es que la fusi\u00f3n muestra la proporci\u00f3n m\u00e1s inusual entre masas de un sistema binario registrado hasta la fecha. El objeto mayor es aproximadamente 9 veces m\u00e1s masivo que el objeto menor.<\/p>\n

La se\u00f1al asociada a una fusi\u00f3n tan inusual fue claramente detectada por los tres instrumentos de la red LIGO-Virgo, con una relaci\u00f3n global se\u00f1al-ruido de 25. Gracias principalmente al retraso entre los tiempos de llegada de la se\u00f1al en los detectores, es decir, los dos Advanced LIGO en los EE.UU. y Advanced Virgo en Italia, la red de 3 detectores fue capaz de localizar la posici\u00f3n en el cielo de la fuente que gener\u00f3 la onda en una regi\u00f3n de unos 19 grados cuadrados.<\/p>\n

Cuando LIGO y Virgo detectaron esta fusi\u00f3n, inmediatamente enviaron una alerta a la comunidad astron\u00f3mica. Muchos telescopios terrestres y espaciales hicieron un seguimiento en busca de luz y otras ondas electromagn\u00e9ticas, pero, a diferencia de la famosa fusi\u00f3n de dos estrellas de neutrones (GW170817), detectada en agosto de 2017 y que dio lugar a la llamada astronom\u00eda multimensajero, en este caso no se recogi\u00f3 ninguna se\u00f1al.<\/p>\n

Seg\u00fan los cient\u00edficos de Virgo y LIGO, el evento de agosto de 2019 no fue visto en el espectro electromagn\u00e9tico por varias razones probables. En primer lugar, este evento estaba seis veces m\u00e1s lejos que GW170817, lo que dificulta la detecci\u00f3n de cualquier se\u00f1al electromagn\u00e9tica. En segundo lugar, si la colisi\u00f3n involucr\u00f3 dos agujeros negros, probablemente no hubo ninguna emisi\u00f3n en el espectro electromagn\u00e9tico. En tercer lugar, si el objeto m\u00e1s peque\u00f1o del sistema fue de hecho una estrella de neutrones, su compa\u00f1ero agujero negro 9 veces m\u00e1s masivo podr\u00eda hab\u00e9rsela tragado entera; una estrella de neutrones engullida completamente por un agujero negro no producir\u00eda ninguna emisi\u00f3n electromagn\u00e9tica.<\/p>\n

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Thomas Dent, coordinador del programa de ondas gravitacionales del IGFAE. Cr\u00e9dito: IGFAE<\/p><\/div>\n

\u201cEl suceso GW190814 \u2014 se\u00f1ala Thomas Dent<\/strong>, coordinador del programa de ondas gravitacionales en el IGFAE<\/strong>\u2014 muestra nuevamente el potencial de la red global de detectores para localizar estos misteriosos eventos c\u00f3smicos en el espacio con mayor precisi\u00f3n, con el objetivo de buscar cualquier emisi\u00f3n de luz u otras part\u00edculas. \u201cEstamos mejorando continuamente los m\u00e9todos para la detecci\u00f3n y el seguimiento de las fuentes de ondas gravitacionales, a medida que la red va ampli\u00e1ndose\u201d.<\/p>\n

Adem\u00e1s de poner a prueba nuestro entendimiento de la evoluci\u00f3n estelar y de la producci\u00f3n de estrellas de neutrones y agujeros negros en el hueco de masas, la raz\u00f3n peculiar entre las masas del sistema binario y el hecho de ser el suceso de ondas gravitacionales mejor localizado en el cielo hasta la fecha sin contrapartida electromagn\u00e9tica, ha permitido llevar a cabo nuevos tests de la teor\u00eda de la gravedad y una nueva medida de la constante de Hubble, compatible con aquella obtenida mediante el suceso GW170817.<\/p>\n

Observaciones futuras con Virgo, LIGO y posiblemente otros telescopios podr\u00e1n detectar eventos similares y ayudarnos a responder a las numerosas preguntas que ha planteado la detecci\u00f3n de GW190814, cuya identidad sigue siendo un misterio.<\/p>\n

Software para buscar ondas gravitacionales desde el IGFAE<\/strong><\/p>\n

El programa de investigaci\u00f3n de ondas gravitacionales del IGFAE, centro mixto de la Universidad de Santiago de Compostela (USC) y la Xunta de Galicia, es el miembro m\u00e1s reciente en adherirse a la Colaboraci\u00f3n LIGO en Espa\u00f1a. El programa se cre\u00f3 en noviembre de 2018 con la incorporaci\u00f3n de Thomas Dent y tiene una gran experiencia en los m\u00e9todos de an\u00e1lisis para detectar se\u00f1ales de ondas gravitacionales procedentes de la fusi\u00f3n de sistemas binarios de agujeros negros y estrellas de neutrones, tales como los 14 eventos catalogados hasta el momento por la colaboraci\u00f3n LIGO-Virgo. El IGFAE est\u00e1 ahora trabajando en la actualizaci\u00f3n de los canales de detecci\u00f3n de este tipo de eventos por medio del software PyCBC, con el objetivo de maximizar el alcance de las b\u00fasquedas de binarias en la toma de datos m\u00e1s reciente, denominada O3 as\u00ed como en tomas de datos futuras. El grupo est\u00e1 tambi\u00e9n involucrado en la deducci\u00f3n de informaci\u00f3n relativa a las poblaciones de fuentes de ondas gravitacionales, incluyendo los indicios que las docenas de nuevas detecciones probables de binarias de agujeros negros proporcionar\u00e1n sobre la formaci\u00f3n y evoluci\u00f3n de estos sistemas binarios.<\/p>\n

Miembros del grupo del IGFAE trabajan en el observatorio de rayos c\u00f3smicos Pierre Auger, en Malarg\u00fce, Mendoza (Argentina), siendo responsables de la b\u00fasqueda de neutrinos de energ\u00edas extremadamente altas en coincidencia temporal y espacial con el evento GW190814, as\u00ed como con todos los eventos anunciados durante la toma de datos O3. Adem\u00e1s han sido coautores junto con las colaboraciones LIGO y Virgo de trabajos en los que se han establecido los l\u00edmites m\u00e1s restrictivos a la emisi\u00f3n de neutrinos de ultra-alta energ\u00eda procedentes de la fusi\u00f3n del sistema binario de estrellas de neutrones GW170817. Este grupo continuar\u00e1 realizando seguimientos multimensajero en futuras tomas de datos.<\/p>\n

Participaci\u00f3n espa\u00f1ola en la astronom\u00eda de ondas gravitacionales<\/strong><\/p>\n

Cinco grupos en Espa\u00f1a est\u00e1n contribuyendo a la astronom\u00eda de ondas gravitacionales de LIGO-Virgo, en \u00e1reas que van desde el modelado te\u00f3rico de las fuentes astrof\u00edsicas hasta la mejora de la sensibilidad del detector para los per\u00edodos de observaci\u00f3n actuales y futuros.\u00a0 Adem\u00e1s del IGFAE, un grupo en la Universitat de les Illes Balears (UIB) forma parte de la Colaboraci\u00f3n Cient\u00edfica LIGO, mientras que la Universitat de Val\u00e8ncia (UV), el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) y el IFAE de Barcelona son miembros de Virgo.<\/p>\n

Informaci\u00f3n adicional sobre los observatorios de ondas gravitacionales<\/strong><\/p>\n

La Colaboraci\u00f3n Virgo est\u00e1 compuesta actualmente por aproximadamente 550 miembros de 106 instituciones en 12 pa\u00edses diferentes, incluyendo B\u00e9lgica, Francia, Alemania, Hungr\u00eda, Irlanda, Italia, Pa\u00edses Bajos, Polonia, Portugal y Espa\u00f1a. El Observatorio Gravitacional Europeo (EGO) alberga el detector Virgo cerca de Pisa, Italia, y est\u00e1 financiado por el Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en Francia, el Instituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) en Italia, y Nikhef en los Pa\u00edses Bajos. Una lista de los grupos de la Colaboraci\u00f3n Virgo se encuentra en http:\/\/public.virgo-gw.eu\/the-virgo-collaboration\/<\/a>. M\u00e1s informaci\u00f3n disponible en el sitio web de Virgo en http:\/\/www.virgo-gw.eu<\/a>.<\/p>\n

LIGO est\u00e1 financiado por la NSF y operado por Caltech y MIT, que concibi\u00f3 LIGO y lider\u00f3 el proyecto. El apoyo financiero para el proyecto Advanced LIGO fue liderado por la NSF, con Alemania (Max Planck Society), el Reino Unido (Consejo de Instalaciones Cient\u00edficas y Tecnol\u00f3gicas) y Australia (Consejo Australiano de Investigaci\u00f3n-OzGrav) haciendo compromisos y contribuciones significativas al proyecto. Aproximadamente 1.300 cient\u00edficos de todo el mundo participan en el esfuerzo a trav\u00e9s de la Colaboraci\u00f3n Cient\u00edfica LIGO, que incluye la Colaboraci\u00f3n GEO. Una lista de socios adicionales est\u00e1 disponible en https:\/\/my.ligo.org\/census.php<\/a>.<\/p>\n

La contribuci\u00f3n espa\u00f1ola est\u00e1 financiada por la Agencia Estatal de Investigaci\u00f3n, Ministerio de Ciencia, Innovaci\u00f3n y Universidades, a trav\u00e9s de los programas AYA y FPN, programas de Excelencia Severo Ochoa y Mar\u00eda de Maeztu, programas de financiaci\u00f3n de la Uni\u00f3n Europea, Fondos FEDER, fondo social Europeo, Vicepresid\u00e8ncia i Conselleria d\u2019Innovaci\u00f3, Recerca i Turisme, Conselleria d\u2019Educaci\u00f3, i Universitats del Govern de les Illes Balears, Conselleria d\u2019Innovaci\u00f3, Universitats, Ci\u00e8ncia i Societat Digital de la Generalitat Valenciana, programa CERCA de la Generalitat de Catalunya, y tienen el apoyo de la Red Espa\u00f1ola de Supercomputaci\u00f3n (RES).<\/p>\n

Leyenda de la ilustraci\u00f3n principal: en agosto de 2019, la red de ondas gravitacionales LIGO-Virgo fue testigo de la fusi\u00f3n de un agujero negro con 23 veces la masa de nuestro Sol y un objeto misterioso 2,6 veces la masa del Sol. Los cient\u00edficos no saben si el objeto misterioso era una estrella de neutrones o un agujero negro, pero de cualquier manera estableci\u00f3 un r\u00e9cord como la estrella de neutrones m\u00e1s pesada conocida o el agujero negro m\u00e1s ligero conocido. Cr\u00e9dito: LIGO\/Caltech\/MIT\/R. Hurt (IPAC).<\/em><\/p>\n