Hace poco más de cinco años, la humanidad aún no había detectado ondas gravitacionales.
Ahora, las observaciones están llegando a una velocidad asombrosa. En un lapso de seis meses el año pasado, la colaboración LIGO-Virgo detectó, en promedio, 1.5 eventos de ondas gravitacionales por semana.
Desde el 1 de abril hasta el 1 de octubre de 2019, los interferómetros LIGO y Virgo mejorados detectaron 39 nuevos eventos de ondas gravitacionales: las ondas de choque que se extienden a través del espacio-tiempo a partir de colisiones masivas entre estrellas de neutrones o agujeros negros. En total, el Catálogo de Transitorios de Ondas Gravitacionales 2 (GWTC-2) ahora cuenta con 50 eventos de este tipo.
Esto nos ha dado el censo más completo de agujeros negros en nuestro kit de herramientas, que representa una gama de agujeros negros que no solo nunca se habían detectado antes, sino que pueden revelar profundidades previamente desconectadas de la evolución y vidas posteriores de estrellas binarias.
“La astronomía de ondas gravitacionales es revolucionaria: nos revela la vida oculta de los agujeros negros y las estrellas de neutrones”, dijo el astrónomo Christopher Berry de la Universidad Northwestern, miembro de la Colaboración Científica LIGO (LSC).
“En solo cinco años hemos pasado de no saber que existen los agujeros negros binarios a tener un catálogo de más de 40. La tercera ejecución de observación ha arrojado más descubrimientos que nunca. Combinarlos con descubrimientos anteriores pinta una hermosa imagen de la rica variedad del Universo de binarios “.
GW 190412 (los eventos de ondas gravitacionales reciben su nombre por su fecha de detección) fue la primera colisión de agujeros negros en la que los dos agujeros negros tenían masas muy desiguales; todas las demás colisiones de agujeros negros detectadas anteriormente habían involucrado binarios de masa más o menos igual.
Se cree que GW 190425 proviene de una colisión entre dos estrellas de neutrones, solo la segunda detectada ( la primera fue en agosto de 2017 ).
GW 190521 finalmente confirmó la existencia de la elusiva clase de agujeros negros de ‘peso medio’ , entre los de masa estelar y los gigantes supermasivos.
Y GW 190814 fue la primera colisión que involucró a un objeto en la ‘brecha de masa’ entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros.
“Hasta ahora, la tercera serie de observación de LIGO y Virgo ha dado muchas sorpresas”, dijo la astrónoma Maya Fishbach de la Universidad Northwestern y LSC.
“Después de la segunda serie de observación, pensé que habíamos visto todo el espectro de agujeros negros binarios, pero el panorama de los agujeros negros es mucho más rico y variado de lo que imaginaba. Estoy emocionado de ver qué nos enseñarán las observaciones futuras. “
Eso no es todo lo que ofrece el nuevo transporte de datos. Otros dos eventos, GW 190426_152155 y GW 190924_021846, destacaron como extraordinarios. Y sí, esos nombres son más largos: a medida que detectamos más y más eventos, es posible que la fecha no sea suficiente para distinguirlos, por lo que la nueva convención de nomenclatura es incluir la hora en UTC.
“Uno de nuestros nuevos descubrimientos, GW 190426_152155, podría ser la fusión de un agujero negro de alrededor de seis masas solares con una estrella de neutrones. Desafortunadamente, la señal es bastante débil, por lo que no podemos estar completamente seguros”, dijo el astrónomo Serguei Ossokine del Albert Instituto Einstein de Potsdam en Alemania.
“GW 190924_021846 ciertamente proviene de la fusión de los dos agujeros negros más ligeros que hemos visto hasta ahora. Uno tenía la masa de seis Soles, el otro la de nueve Soles. Hay señales de fusiones con objetos menos masivos como GW 190814 pero nosotros no sé con certeza si se trata de agujeros negros “.
La nueva población de fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros se ha descrito en cuatro artículos preimpresos.
El primer artículo cataloga los 39 nuevos eventos. El segundo artículo reconstruye las distribuciones de masa y espín de 47 eventos de fusión encontrados en todo el catálogo de GWTC-2, y estima la tasa de colisiones de estrellas de neutrones y agujeros negros. El tercer artículo busca minuciosamente los estallidos de rayos gamma asociados con eventos de fusión (no encontró ninguno). Y el cuarto artículo evalúa los datos contra las predicciones de la relatividad general, la relatividad general se sostiene por completo.
En general, la nueva colección de eventos de fusión no es solo una forma de estudiar las colisiones. Nos da una forma de estudiar directamente los agujeros negros, que, dado que no emiten radiación detectable, son notoriamente difíciles de sondear.
Gracias a las ondas gravitacionales, sabemos mucho más sobre estos objetos de lo que sabíamos hace un año. Y se convertirá en una bola de nieve desde aquí.
“La fusión de agujeros negros y binarios de estrellas de neutrones es un laboratorio único”, dijo Berry .
“Podemos usarlos para estudiar tanto la gravedad (hasta ahora la relatividad general de Einstein ha superado todas las pruebas) como la astrofísica de cómo las estrellas masivas viven sus vidas. LIGO y Virgo han transformado nuestra capacidad para observar estos binarios y, a medida que nuestros detectores mejoran, la tasa de descubrimiento solo se acelerará “.
LIGO ha subido los preprints a su sitio web mientras esperan la revisión por pares. Se pueden encontrar aquí , aquí , aquí y aquí .
