Los rayos cayeron dos veces, quizás tres veces, y los científicos del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser, o LIGO, esperan que esto sea solo el comienzo de una nueva era de comprensión de nuestro Universo. Este "rayo" se produjo en forma de ondas gravitacionales difíciles de detectar, producidas por eventos gigantes, como un par de agujeros negros que colisionan. La energía liberada de tal evento perturba la estructura misma del espacio y el tiempo, al igual que las ondas en un estanque. El anuncio de hoy es el segundo conjunto de ondas de ondas gravitacionales detectadas por LIGO, después de la primera detección histórica anunciada en febrero de este año.
"Esta colisión ocurrió hace 1.500 millones de años", dijo Gabriela González, de la Universidad Estatal de Louisiana, en una conferencia de prensa para anunciar la nueva detección, "y con esto podemos decirle que la era de la astronomía de ondas gravitacionales ha comenzado".
La primera detección de LIGO de ondas gravitacionales de la fusión de agujeros negros se produjo el 14 de septiembre de 2015 y confirmó una predicción importante de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein de 1915. La segunda detección ocurrió el 25 de diciembre de 2015 y fue registrada por los dos detectores gemelos LIGO.
Si bien la primera detección de las ondas gravitacionales liberadas por la fusión violenta del agujero negro fue solo un pequeño "chirrido" que duró solo un quinto de segundo, esta segunda detección fue más de un "grito" que fue visible durante un segundo entero en los datos. Escucha en este video:
"Esto es lo que llamamos música de gravedad", dijo González mientras reproducía el video en la conferencia de prensa de hoy.
Si bien las ondas gravitacionales no son ondas sonoras, los investigadores convirtieron la frecuencia y la oscilación de la onda gravitacional en una onda sonora con la misma frecuencia. ¿Por qué los dos eventos fueron tan diferentes?
A partir de los datos, los investigadores concluyeron que el segundo conjunto de ondas gravitacionales se produjo durante los momentos finales de la fusión de dos agujeros negros que eran 14 y 8 veces la masa del Sol, y la colisión produjo un solo agujero negro giratorio más masivo 21 veces la masa del sol. En comparación, los agujeros negros detectados en septiembre de 2015 eran 36 y 29 veces la masa del Sol, fusionándose en un agujero negro de 62 masas solares.
Los científicos dijeron que las ondas gravitacionales de mayor frecuencia de los agujeros negros de menor masa golpean el "punto óptimo" de sensibilidad de los detectores LIGO.
"Es muy significativo que estos agujeros negros fueran mucho menos masivos que los observados en la primera detección", dijo González. “Debido a sus masas más ligeras en comparación con la primera detección, pasaron más tiempo, aproximadamente un segundo, en la banda sensible de los detectores. Es un comienzo prometedor para mapear las poblaciones de agujeros negros en nuestro universo ".
LIGO permite a los científicos estudiar el Universo de una nueva manera, utilizando la gravedad en lugar de la luz. LIGO utiliza láseres para medir con precisión la posición de los espejos separados entre sí por 4 kilómetros, aproximadamente 2.5 millas, en dos ubicaciones que están a más de 3.000 km de distancia, en Livingston, Louisiana, y Hanford, Washington. Entonces, LIGO no detecta el evento de colisión del agujero negro directamente, detecta el estiramiento y la compresión del espacio mismo. Las detecciones hasta ahora son el resultado de la capacidad de LIGO para medir la perturbación del espacio con una precisión de 1 parte en mil billones de billones. La señal del último evento, llamado GW151226, fue producida por la materia convertida en energía, que literalmente sacudió el espacio-tiempo como la gelatina.
El miembro del equipo de LIGO Fulvio Ricci, físico de la Universidad de Roma La Sapienzaa, dijo que hubo un tercer "candidato" de detección de un evento en octubre, que Ricci dijo que prefiere llamar un "disparador", pero fue mucho menos significativo y el señal de ruido no lo suficientemente grande como para contar oficialmente como detección.
Pero aún así, dijo el equipo, las dos detecciones confirmadas apuntan a que los agujeros negros son mucho más comunes en el Universo de lo que se creía anteriormente, y con frecuencia pueden venir en pares.
"El segundo descubrimiento" realmente ha puesto la "O" para el Observatorio en LIGO ", dijo Albert Lazzarini, subdirector del Laboratorio LIGO en Caltech. “Con las detecciones de dos eventos fuertes en los cuatro meses de nuestra primera carrera de observación, podemos comenzar a hacer predicciones sobre la frecuencia con la que podríamos estar escuchando ondas gravitacionales en el futuro. LIGO nos está trayendo una nueva forma de observar algunos de los eventos más oscuros pero más enérgicos de nuestro universo ".
LIGO ahora está fuera de línea para mejoras. Su próxima ejecución de toma de datos comenzará este otoño y las mejoras en la sensibilidad del detector podrían permitir que LIGO alcance entre 1.5 y dos veces más del volumen del universo en comparación con la primera ejecución. Se espera que un tercer sitio, el detector Virgo ubicado cerca de Pisa, Italia, con un diseño similar a los detectores gemelos LIGO, se active en la segunda mitad de la próxima ejecución de observación de LIGO. Virgo mejorará la capacidad de los físicos para localizar la fuente de cada nuevo evento, comparando las diferencias de escala de milisegundos en el tiempo de llegada de las señales de ondas gravitacionales entrantes.
Mientras tanto, puedes ayudar al equipo de LIGO con el proyecto de ciencia ciudadana Gravity Spy a través de Zooniverse.
Fuentes para lecturas adicionales:
Comunicados de prensa:
Universidad de Maryland
Northwestern University
Universidad de West Virginia
Universidad del Estado de Pensilvania
Physical Review Letters: GW151226: Observación de ondas gravitacionales de una coalescencia de agujero negro binario de 22 masas solares
Página de datos de LIGO, Caltech
Para obtener una excelente visión general de las ondas gravitacionales, sus fuentes y su detección, consulte la excelente serie de artículos de Markus Possel que presentamos en UT en febrero:
