Los astrofísicos han observado ondas gravitacionales especiales gracias a la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA

En mayo de 2023, pocos días después de que se reanudara la colaboración con el detector de ondas gravitacionales LIGO, Virgo y KAGRA, un instrumento en el Observatorio Livingston de LIGO detectó una señal gravitacional de la colisión de lo que se cree que es una estrella de neutrones con otro cuerpo celeste compacto. La particularidad del evento catalogado con el número GW230529 es que el cuerpo celeste más grande implicado en la colisión era entre 2,5 y 4,5 veces más grande que el Sol. Los expertos nunca antes habían observado un cuerpo celeste compacto de este tamaño.

Conocemos dos tipos de cuerpos celestes compactos, las estrellas de neutrones y los agujeros negros. Ambos tipos de objetos se crean como restos de supernova. Los agujeros negros suelen ser más masivos y densos que las estrellas de neutrones, pero sus firmas gravitacionales hacen que sea casi imposible distinguirlos. Antes de que comenzaran las observaciones de ondas gravitacionales en 2015, los pequeños agujeros negros con una masa similar a la de nuestro Sol, o masa estelar, se detectaban principalmente mediante telescopios de rayos X, mientras que las estrellas de neutrones se detectaban mediante radiotelescopios. Los rangos de masa observados para los dos tipos de cuerpos celestes están claramente separados entre sí; Las estrellas de neutrones tienen una masa de aprox. Se descubrió que su masa era inferior a 2 masas solares, mientras que la masa de los agujeros negros era aproximadamente superior a 5 masas solares.

Gracias a las mediciones de ondas gravitacionales, los expertos ya han podido determinar con relativa precisión la masa de unos 200 cuerpos celestes compactos recién descubiertos, pero desde entonces se han encontrado muy pocos candidatos a objetos con masas entre 2 y 5 masas solares, uno de ellos – uno de los participantes en el evento llamado GW190814 – lo informamos hace cuatro años aquí, en czillászatza.hu. Mientras tanto, los astrofísicos han estado debatiendo desde entonces si se puede demostrar claramente que algún candidato cae en esta brecha de masa vacía.

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Un diagrama de los últimos momentos del evento GW230529 antes de la fusión. En el medio, vemos los dos cuerpos celestes fusionándose, acercándose en ese momento, rodeados por superficies azules que representan los frentes de ondas gravitacionales que emanan en la etapa final de la espiral entre sí. La figura es una etapa de la animación que se muestra en el vídeo a continuación. fuente: cualquier. Marken (Universidad de Potsdam), T. Dietrich (Universidad de Potsdam e Instituto Max Planck de Física Gravitacional), H. Pfeiffer, A. Bonanno (Instituto Max Planck de Física Gravitacional).

En un evento de ondas gravitacionales recientemente publicado llamado GW230529, un cuerpo celeste más pequeño con una masa de entre 1,2 y 2 masas solares se fusionó con un cuerpo celeste compacto más grande de poco más del doble de esa masa. Por lo tanto, a pesar de la incertidumbre de la medición, está claro que el objeto más grande cayó en el espacio de masa previamente vacío que se muestra arriba, lo que puede resolver el debate sobre la existencia de tales cuerpos celestes.

El evento de onda gravitacional GW230529 surgió en los últimos milisegundos de dos objetos compactos que orbitaban y giraban en espiral uno hacia el otro. La colisión creó un agujero negro con una masa mayor, pero una fracción significativa de la masa total inicial del sistema fue emitida al espacio exterior como energía de onda gravitacional; gracias a esto, pudimos observar la fusión desde una distancia de aproximadamente 650 luces. años, desde aquí en la Tierra.

Simulación numérica de objetos compactos fusionándose en el evento de onda gravitacional GW230529. fuente: cualquier. Marken (Universidad de Potsdam), T. Dietrich (Universidad de Potsdam e Instituto Max Planck de Física Gravitacional), H. Pfeiffer, A. Bonanno (Instituto Max Planck de Física Gravitacional).

Aunque la señal detectada en las oscilaciones del campo gravitacional no identifica claramente el tipo exacto de cuerpo celeste, es muy probable que el objeto más pequeño fuera una estrella de neutrones, mientras que el objeto más grande fuera un agujero negro. Los investigadores de LIGO-Virgo-KAGRA también están bastante seguros de que la masa del agujero negro involucrado en la colisión cayó en la brecha de masa, por lo que es realmente especial.

Los detectores de ondas gravitacionales que son verdaderamente adecuados para las observaciones cósmicas son instrumentos relativamente nuevos, ya que solo han estado operativos durante menos de una década. Las observaciones se dividen en períodos de aproximadamente 1 a 1,5 años, con pausas igualmente largas entre ellos. En tales casos, se mantiene y mejora la sensibilidad de los detectores.

GW230529 fue descubierto por el detector Livingstone de LIGO en los primeros días del período de detección de O4. Desafortunadamente, debido a la temprana hora, otras herramientas de colaboración aún no funcionaban, por lo que los especialistas no pudieron determinar la dirección en la que llegaba la señal. Por este motivo, a pesar de la alerta lanzada por los sistemas de telescopios ópticos que escanean el cielo a los pocos minutos de su detección, la aurora del fenómeno, si es que la hubo, nunca fue encontrada.

El desarrollo continuo de instrumentos de ondas gravitacionales permitirá observar cada vez más eventos similares e incluso diferentes, por lo que podemos esperar más noticias interesantes en esta área.

fuente: Colaboración científica LIGO

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