El detector de ondas gravitacionales captura el más ligero Smashup de agujeros negros aún

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Hay una población de monstruos al acecho en las oscuras profundidades del espacio que los astrónomos están tratando de conocer.

Estos monstruos son pares de agujeros negros, cada uno con masas de alrededor de cinco a varias decenas de veces el del sol, que se estrellan entre sí y forman agujeros negros aún más masivos en el proceso. Esta semana, científicos del Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) anunciaron que a principios de este verano detectaron una señal de onda gravitacional de otra de estas fusiones de agujeros negros, la quinta desde 2015 e involucrando algunos de los agujeros negros más ligeros LIGO alguna vez ha detectado.

"Estamos conociendo los agujeros negros de una manera realmente nueva y sin precedentes", le dijo a Space.com Eve Chase, estudiante de doctorado de la Universidad de Northwestern y miembro de la colaboración de LIGO.

                    
            

Haciendo olas

LIGO fue diseñado para detectar ondas gravitacionales u ondas en el espacio mismo. Albert Einstein mostró que los objetos muy masivos, como las estrellas y los planetas, curvan el espacio como una bola de boliche sobre un colchón. (También mostró que el tiempo está fundamentalmente relacionado con el espacio, por lo que llamó a la tela universal espacio-tiempo). Las ondas gravitacionales se crean cuando los objetos masivos se mueven rápidamente a través del espacio-tiempo.

El 14 de septiembre de 2015, LIGO realizó la primera detección directa de ondas gravitacionales, más de 100 años después de que Einstein las predijo por primera vez. (La detección se anunció en febrero de 2016.) Las ondas espacio-temporales provenían de dos agujeros negros que se habían estado orbitando entre sí, creciendo gradualmente más y más juntos hasta que finalmente colisionaron. Los cinco eventos de fusión de agujero negro detectados por LIGO han implicado los llamados agujeros negros de masa estelar, que tienen masas de entre cinco y 100 veces más que el sol de la Tierra.

"Tenemos cinco pequeñas familias de agujeros negros diferentes que tienen sus propias peculiaridades", dijo Chase. "Cada detección es un poco diferente. Algunas son muy ruidosas, otras son muy lejanas, otras tienen masas más claras, otras tienen agujeros negros que tienen masas casi iguales".

                    
            

Antes de la detección de LIGO en 2015, los investigadores podían observar indirectamente los agujeros negros de masa estelar al buscar la luz proveniente de una estrella o un anillo de material que orbita alrededor del agujero negro. Los agujeros negros de masa estelar detectados a través de los rayos X típicamente cubren alrededor de 10 a 20 masas solares, pero algunos de los agujeros negros detectados por LIGO han sido mucho más grandes (lo que sorprendió a los científicos).

Este gráfico muestra los agujeros negros y las estrellas de neutrones que se han detectado utilizando tanto las ondas gravitatorias como la luz, organizadas por su masa. Los agujeros negros detectados por LIGO están en azul, y son en su mayoría más pesados ​​que los agujeros negros de masa estelar detectados por la luz. Pero la detección realizada por LIGO el 8 de junio de 2017 encontró agujeros negros con masas más cercanas a las detectadas con luz.

            Crédito: LIGO

Pero esta semana, LIGO anunció que el 8 de junio, los instrumentos detectaron una fusión de agujeros negros que involucraba algunos de los agujeros negros más ligeros que el observatorio había detectado, a siete y 12 veces la masa del sol. La fusión creó un agujero negro 18 veces la masa del sol, con algo de masa perdida en la fusión, y hay una gran probabilidad de que este sea el agujero negro de masa combinada más ligero detectado por LIGO, según Chase. La fusión detectada por la colaboración el 26 de diciembre de 2015 involucró agujeros negros con masas muy similares.

"El golpeador con este evento es la misa", dijo a Space.com Chase, quien fue un líder en el análisis del evento del 8 de junio. "El evento del 8 de junio tiene masas consistentes con agujeros negros detectados previamente a través de observaciones de rayos X, lo que nos permite comparar los agujeros negros detectados mediante observaciones de rayos X con agujeros negros de detecciones de ondas gravitacionales. Esto establece un vínculo entre dos poblaciones separadas de negro agujeros ".

LIGO está descubriendo agujeros negros rápidamente, y pronto habrá encontrado tantos como se conocía de observaciones basadas en la luz antes de las primeras detecciones de la colaboración, dijo Chase. LIGO también tiene un compañero en esta búsqueda: en agosto, el Observatorio de Ondas Gravitacionales Virgo entró en funcionamiento en Italia, y los dos observatorios realizaron dos detecciones conjuntas de señales ese mes: una fusión de agujeros negros el 14 de agosto y la primera detección de un fusión binaria de estrellas de neutrones el 17 de agosto.

"Estamos en las etapas iniciales de comenzar a tener una población de estos agujeros negros binarios", dijo Chase.

"Estos sistemas binarios de estrellas pueden formarse solos o en el Times Square de entornos estelares, en densos clusters llenos de estrellas", escribió Chase en un correo electrónico. "Las estrellas que nacen en ambientes densos son golpeadas mucho más que las estrellas formadas de forma aislada, dejando efectos duraderos en la órbita y los giros de los sistemas. Después de un centenar de detecciones binarias de agujeros negros por parte de LIGO y Virgo, es posible determinar la relación de agujeros negros formados en forma aislada a aquellos formados en entornos abarrotados "

Los científicos de LIGO son ahora como zoólogos que estudian una especie rara en la naturaleza: su tarea es tratar de discernir entre las características de los individuos y las de toda la población.

"No podemos sacar ninguna conclusión con solo cinco eventos, pero estamos en camino de poder explorar cómo se forman los agujeros negros binarios", agregó.

Pero Chase dijo que los astrónomos usarán las detecciones realizadas hasta el momento para tratar de estimar cuántos de estos agujeros negros binarios de masa solar acechan en las galaxias. Cada nueva detección ayudará a refinar esas estimaciones.

LIGO está pasando por otra actualización que mejorará su sensibilidad, aumentando el volumen de cielo sobre el que puede buscar ondas gravitacionales. Comenzará las observaciones en el otoño de 2018.

Siga a Calla Cofield @ callacofield. Síganos @Spacedotcom, Facebook y Google+. Artículo original en Space.com.

        

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