Nuevo catálogo con nuevas ondas gravitacionales detectadas por Virgo y LIGO

Después de su tercer periodo de observación y tras varios meses de análisis, las colaboraciones científicas LIGO (con dos detectores en EE UU) y Virgo (con otro en Europa) han publicado un nuevo catálogo actualizado de detecciones de ondas gravitacionales.

El nuevo catálogo, llamado GWTC-2, continúa el anterior, que incluía las detecciones de los dos primeros periodos de observación (GWTC-1, publicado en noviembre de 2018), y contiene 39 señales nuevas provenientes de colisiones de agujeros negros o estrellas de neutrones detectadas entre el 1 de abril y el 1 de octubre de 2019, lo que supone un incremento de más del triple de detecciones confirmadas.

El nuevo conjunto incluye algunos de los sistemas más interesantes observados hasta la fecha; y permite nuevos estudios cualitativos y cuantitativos sobre poblaciones astrofísicas y física fundamental.

Un total de cuatro artículos científicos van a ser publicados simultáneamente, presentando el catálogo de nuevas  fuentes, un estudio de las implicaciones astrofísicas, pruebas de la relatividad general y una búsqueda de ondas gravitacionales asociadas a brotes de rayos gamma (gamma-ray bursts en inglés), que no ha detectado señales adicionales . Los resúmenes también estarán disponibles en la web de LIGO.

Tecnología de compresión cuántica

El fuerte incremento en el número de detecciones ha sido posible gracias a mejoras significativas en los instrumentos de observación con respecto a periodos de observación previos. Entre estas mejoras, se incluyen un aumento de la potencia del láser, espejos mejorados y, de manera destacada, el uso de tecnología de compresión cuántica (quantum squeezing).

Esto ha permitido una mejora en torno al 60 % en el rango con que las señales pueden detectarse. Además, los detectores pudieron operar sin interrupción más a menudo que en el pasado, con un ciclo de trabajo del 75 % con respecto al 60 % anterior.

Según los investigadores, con todas estas nuevas señales se puede mejorar nuestra comprensión de las poblaciones de agujeros negros y estrellas de neutrones en el universo. Al analizar simultáneamente todo el conjunto de fusiones de binarias de agujeros negros, se maximiza la información astrofísica extraída de los análisis.

De ellos se infiere que la distribución de masas de agujeros negros no sigue una simple distribución potencial. Midiendo las desviaciones respecto de esta ley potencial se podrá aprender sobre la formación de estos agujeros negros, ya sea como el resultado de muertes estelares como de previas colisiones.

Considerar la población completa como un conjunto también permitirá hacer medidas más sólidas de propiedades difíciles de medir, como puede ser el espín o momento angular del agujero negro. Algunos agujeros negros en proceso de fusión tienen espines desalineados con su momento orbital angular, y esto permite demostrar cuales son los regímenes en los que estas binarias se forman.

Poner a prueba la relatividad de Einstein

También se pueden utilizar las numerosas señales del catálogo actualizado para poner a prueba la teoría de la gravedad de Einstein, de más y mejores formas que en el pasado. Esto ha sido posible comparando los datos con predicciones de la teoría, acotando así posibles desviaciones respecto a las predicciones.

Se han combinado los resultados de múltiples señales usando nuevos métodos estadísticos para obtener las mejores cotas hasta la fecha a las propiedades de la gravedad en el régimen fuerte y altamente dinámico de las fusiones de agujeros negros.

Con el nuevo catálogo, LIGO y Virgo también pudieron estudiar de manera directa las propiedades de los objetos remanentes que son producidos por la fusión: midiendo las vibraciones de estos objetos, y descartando posibles ‘ecos’ posteriores a la señal principal, LIGO y Virgo han confirmado que los remanentes se comportan tal como se espera que lo hagan los agujeros negros en la teoría de Einstein.

Más resultados y observaciones

Los resultados presentados en el nuevo catálogo corresponden exclusivamente a los primeros seis meses del tercer periodo de observación de LIGO y Virgo. Los resultados de los cinco meses restantes están siendo analizados.

Mientras tanto, se están llevando a cabo mejoras en los instrumentos de LIGO y Virgo para la preparación del cuarto periodo de observación, durante el cual el detector KAGRA en Japón va a ser incorporado. Según los investigadores, muchos interesantes descubrimientos están por llegar.

Por: SINC