El 11 de febrero de 2016, los científicos del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) hicieron historia cuando anunciaron la primera detección de ondas gravitacionales (GW). Desde entonces, se han realizado múltiples detecciones y las colaboraciones científicas entre observatorios, como Advanced LIGO y Advanced Virgo, están permitiendo niveles sin precedentes de sensibilidad e intercambio de datos.
Anteriormente, siete de estos eventos habían sido confirmados, seis de los cuales fueron causados por la fusión de agujeros negros binarios (BBH) y uno por la fusión de una estrella de neutrones binaria. Pero el sábado 1 de diciembre, un equipo de científicos de LIGO Scientific Collaboration (LSC) y Virgo Collaboration presentaron nuevos resultados que indicaron el descubrimiento de cuatro eventos de ondas gravitacionales más. Esto eleva el número total de eventos GW detectados en los últimos tres años a once.
La presentación, titulada "Propiedades de la población de agujeros negros binarios inferidos de la primera y segunda corridas de observación de Advanced LIGO y Advanced Virgo", se realizó durante el Taller de astronomía y física de ondas gravitacionales de 2018 (GWPAW), que tuvo lugar del 1 de diciembre al diciembre. 4to en la Universidad de Maryland.
Organizado por el Joint Space-Science Institute (JSI), una asociación entre la Universidad de Maryland y el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, este evento anual reúne a científicos e investigadores de todo el mundo para discutir temas actuales y futuros relacionados con la detección y estudio de ondas gravitacionales.
En el curso de la presentación, Michael Pürrer, científico principal de la división de Relatividad Astrofísica y Cosmológica de AEI Potsdam, presentó los resultados del primer catálogo en GWPAW el sábado en nombre de la Colaboración Científica LIGO y la Colaboración Virgo. Estos incluyeron los siete eventos detectados previamente y las cuatro detecciones recientes. Como dijo durante la presentación:
“En este catálogo presentamos un análisis exhaustivo de las 11 detecciones de ondas gravitacionales encontradas en O1 y O2. Confiamos en modelos de última generación de la forma de onda gravitacional emitida por estos eventos cataclísmicos para inferir las masas binarias, giros y deformaciones de las mareas. Estoy muy orgulloso de haber sido parte de este esfuerzo excepcional de LIGO Scientific Collaboration y Virgo Collaboration ”.
Los nuevos eventos, que fueron todos el resultado de las fusiones de BBH, se designan GW170729, GW170809, GW170818 y GW170823 en función de las fechas en que se detectaron. Los cuatro fueron detectados durante la segunda carrera de observación (O2) de las colaboraciones LIGO y VIRGO, que duró del 30 de noviembre de 2016 al 25 de agosto de 2017.
Alessandra Buonanno, directora de la división de Relatividad Astrofísica y Cosmológica de AEI-Potsdam y profesora de College Park en la Universidad de Maryland, contribuyó en gran medida a estos hallazgos recientes. Como indicó en un reciente comunicado de prensa de AEI:
“Los modelos de forma de onda de vanguardia, el procesamiento avanzado de datos y la mejor calibración de los instrumentos nos han permitido inferir parámetros astrofísicos de eventos anunciados con mayor precisión. ¡Espero con ansias la próxima carrera de observación en la primavera de 2019, donde esperamos detectar más de dos fusiones de agujeros negros por mes de datos recopilados!
Según los resultados del equipo, los BBH observados abarcan una amplia gama de masas de componentes, desde 7.6 a 50.6 masas solares. El equipo también descubrió que en dos de los BBH (GW151226 y GW170729), es muy probable que al menos uno de los agujeros negros esté girando. Pero lo más importante de todo, las nuevas detecciones establecieron dos nuevos récords en el estudio de los GW.
Por ejemplo, el evento conocido como GW170818 fue localizado en el cielo con precisión en el hemisferio celeste norte por los observatorios LIGO y Virgo. De hecho, se identificó con una precisión de 39 grados cuadrados (195 veces el tamaño aparente de la luna llena), lo que lo convierte en el mejor BBH localizado hasta la fecha.
Además, el evento conocido como GW170729 fue la fuente de ondas gravitacionales más masiva y distante observada hasta la fecha. Además de involucrar a un par de agujeros negros que tenía una masa combinada más de 50 veces mayor que la del Sol, la fusión tuvo lugar hace 5 mil millones de años y lanzó el equivalente de casi cinco masas solares en forma de radiación gravitacional.
Mirando hacia el futuro, el equipo espera hacer más descubrimientos durante la tercera carrera de observación (O3) de Advanced LIGO y Virgo, que está previsto que comience a principios de 2019. Esta carrera se beneficiará de nuevas actualizaciones de sensibilidad para LIGO y Virgo, así como inclusión del observatorio del Detector de ondas gravitacionales de Kamioka (KAGRA) en Japón (posiblemente hacia el final de O3).
Como Karsten Danzmann, director de la división de Interferometría láser y Astronomía de ondas gravitacionales en AEI-Hannover, expresó:
"Estoy feliz de que muchas de las tecnologías avanzadas de detección desarrolladas en nuestro detector GEO600 hayan ayudado a hacer que el O2 funcione de manera tan sensible y que en O3 otra tecnología pionera en GEO600, la luz exprimida, se empleará en LIGO y Virgo".
Con estas actualizaciones y la adición de KAGRA, se anticipan muchas decenas de eventos GW resultantes de la fusión de sistemas binarios en los próximos años. Estos últimos resultados también ofrecen una validación adicional de los instrumentos de los observatorios LIGO y Virgo, así como la efectividad de la colaboración internacional detrás de ellos.
Y con la detección de cuatro eventos GW adicionales, el número de estudios de casos de los que los científicos pueden extraer información ha crecido en casi un 50%. Al hacerlo, podrán aprender más sobre la población de sistemas binarios que causan eventos GW, sin mencionar la velocidad a la que tienen lugar estos tipos de fusiones.
Los resultados de las búsquedas del equipo también se presentaron en dos documentos que aparecieron recientemente en línea. El primer documento, "GWTC-1: Un catálogo transitorio de ondas gravitacionales de fusiones binarias compactas observadas por LIGO y Virgo durante la primera y segunda corridas de observación, presenta un catálogo detallado de todas las detecciones de ondas gravitacionales.
El segundo artículo, "Propiedades de la población de agujeros negros binarios inferidos de la primera y segunda corridas de observación de Advanced LIGO y Advanced Virgo", describe las características de la fusión de la población de agujeros negros. LIGO es financiado por la National Science Foundation (NSF) y operado por Caltech y el Massachusetts Institute of Technology (MIT).
