Ingenieros trabajando en la actualización de Advance LIGO en el observatorio de Hanford
Foto: LIGO/Caltech/MIT/Jeff Kissel

Un par de objetos, cada uno de ellos más masivo que el Sol pero tan pequeños como una ciudad, produjeron ondulaciones en el espacio-tiempo que han sido detectadas una vez más por los detectores de ondas gravitacionales en la Tierra. Pero esta vez, los científicos creen haber medido algo más extraño de lo habitual.

Después de encenderse hace un mes por tercera vez, Virgo y los dos observatorios de ondas gravitacionales LIGO han medido ya cinco señales de posibles ondas gravitacionales. Esto incluye tres posibles colisiones entre agujeros negros, un par de estrellas de neutrones en colisión y tal vez una estrella de neutrones chocando con un agujero negro. La colaboración científica de LIGO y Virgo está haciendo públicas sus detecciones casi en tiempo real para que los astrónomos de todo el mundo puedan realizar inmediatamente sus propias observaciones.

“Creemos que entenderemos mucho mejor las leyes de la naturaleza y el universo en este curso de observación y en el futuro”, dijo Jess McIver, del Laboratorio LIGO en Caltech, Pasadena, en una conferencia de prensa.

Tras la observación de la onda gravitacional de dos agujeros negros que ganó el Nobel de 2015, los experimentos LIGO y Virgo empezaron a medir de manera rutinaria estas perturbaciones de la gravedad de la manera en que otros telescopios podrían medir los estallidos de rayos gamma. Las ondas pasan a través de los observatorios LIGO y Virgo, que dividen rayos láser, los envían por tubos de más de un kilómetro de longitud y vuelven a unir los rayos en un detector. Una onda gravitacional causaría que uno de los caminos del láser cambiara, produciendo patrones de interferencia de tamaño subatómico después de que los rayos se unan.

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Las colisiones de agujeros negros se han vuelto casi rutinarias, pero las colisiones con estrellas de neutrones han producido una serie de resultados científicos interesantes, ya que también vienen con la correspondiente señal electromagnética. La explosión resultante, llamada “kilonova”, proporciona la energía necesaria para producir muchos elementos más pesados ​​que el hierro, incluso en nuestro propio sistema solar. Estas colisiones también proporcionan una forma de medir la rapidez con que el universo se está expandiendo, al comparar la longitud de onda del flash resultante con la distancia que las ondas gravitacionales tuvieron que viajar para llegar a la Tierra. Los científicos de LIGO y Virgo detectaron una segunda colisión de una estrella de neutrones el 25 de abril.

Pero los detectores nunca habían visto un agujero negro chocando con una estrella de neutrones. Al menos hasta el día siguiente, 26 de abril. Esta detección podría ser útil de múltiples formas. Es la primera vez que se realiza, por lo que es interesante por sí misma. Pero también puede ayudar a los científicos a explicar en qué parte del universo se forman esas parejas, así como la orientación del agujero negro a medida que gira en comparación con su compañera binaria. También nos brindaría una manera aún mejor de medir la expansión del universo, según dijo Salvatore Vitale, del Laboratorio LIGO del MIT, durante la conferencia de prensa. Actualmente, existe una discrepancia entre las diversas formas en que los científicos miden la rapidez con la que el universo se está expandiendo, por lo que cualquier medida independiente adicional ayudaría.

LIGO y Virgo anuncian detecciones principalmente a través de GCN Circulars, donde ofrecen diversas pruebas a los astrónomos de todo el mundo, incluida la ubicación aproximada de la fuente que produjo las ondas, la posibilidad de que los detectores detectaran una falsa alarma y lo que podría haber producido señal.

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“La comunidad está emocionada”. Edo Berger, profesor de astronomía en la Universidad de Harvard, explica que uno de sus estudiantes estaba dando una defensa de doctorado cuando llegó la señal del 26 de abril, activando una alerta en sus dos teléfonos.

Pero el seguimiento de todas estas señales ha sido y seguirá siendo un desafío. Berger cree que faltan datos sobre las ondas gravitacionales potencialmente útiles en las circulares de GCN, sobre todo teniendo en cuenta lo costoso que puede ser el tiempo de un telescopio. “Cuanta más información tengamos, más claridad tendremos sobre qué eventos seguir”. Berger dice que el evento del 26 de abril tenía una probabilidad relativamente alta de ser una falsa alarma.

Aun así, es un momento emocionante para la astrofísica: las colisiones de estrellas de neutrones pueden ocurrir cada mes, y las colisiones de agujeros negros con mayor frecuencia, desde mucho más lejos en el universo. Más datos nos dirán más sobre estos poderosos eventos. Por ahora, los detectores de ondas gravitacionales son más sensibles que nunca, y recibirán más actualizaciones al final de esta sesión de observación en la primavera de 2020. Un detector japonés, KAGRA, también se unirá al grupo. Aunque hay algunos problemas de crecimiento y los problemas habituales que acarrea un gran esfuerzo como este, la colaboración mundial entre diferentes tipos de observatorios está enseñando a los científicos más que nunca sobre el universo.