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miércoles, 13 de abril de 2016

LIGO captó y captará más ondas gravitacionales procedentes del choque de agujeros negros de las esperadas

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LIGO captó y captará más ondas gravitacionales procedentes del choque de agujeros negros de las esperadas

En el tiempo ha terminado en tomarse su almuerzo, varios pares de agujeros negros se han fusionado en algún lugar del universo. Esa es la increíble imagen que emerge de los primeros puntos de vista obtenidos por el Observatorio de ondas gravitacionales por Interferometria  Láser (LIGO).
En febrero de este año, LIGO anunció la primera detección de ondas gravitacionales, lo que confirma una predicción clave para la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Esa onda histórica llegó a la Tierra a la velocidad de la luz el pasado 14 de septiembre de 2015, a consecuencia de que un par de agujeros negros chocaran a una distancia de 1,3 mil millones de años luz. Pero LIGO escuchó otra señal de onda gravitatoria sospechosa que hasta ahora ha tenido menos atención. A pesar de que no era tan fuerte, parece ser prometedora.
Un análisis de este evento, etiquetado como LVT151012, ha mostrado con 90 por ciento de certeza de que también vino de un par de agujeros negros en colisión. Eso no es suficiente para que los científicos lo consideren como una “detección”, pero el equipo de LIGO está lo suficientemente seguro y es por ello que lo están usando para empezar a reconstruir una imagen de los agujeros negros en el universo.
“La mejor estimación que tenemos es que los agujeros negros binarios se fusionan en nuestro universo, a razón de unos pocos por hora”, dice un científico de LIGO Jolien Creighton, de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee.
Suponiendo que los primeros datos de LIGO no han sido excepcionales, los científicos pronto unirán las piezas para obtener el primer censo de agujeros negros. La extrapolación de estas dos fusiones en 16 días a un universo más amplio más allá de lo que LIGO puede ver, el equipo calcula que unos pocos agujeros negros binarios deben fusionarse cada hora en el cosmos.
Esto implica que debemos tener decenas de detecciones en los próximos años, y cientos hasta finales de la década. Eso es suficiente como para hacer un poco de astronomía bastante significativa ya que se trataría de una gran población.
Sobre la base de las señales vistas hasta ahora y la sensibilidad de los detectores de LIGO, los científicos estiman que van a detectar entre 10 y 100 fusiones de agujeros negros durante la próxima ejecución de la observación del instrumento, que comienza a finales de verano.
El nombre de agujero negro es muy adecuado. No emiten luz. Por lo tanto, antes de LIGO, los astrónomos sólo podían inferir la existencia de un agujero negro al ver que interactuaba con los objetos capturados en su agarre gravitacional. Los astrónomos detectaron la mayor parte de los agujeros negros de masa estelar conocidos de forma indirecta: se observaban los rayos X que se emitía, ya que era alimentado de una compañera estelar.
“En cierto modo, LIGO proporciona la primera forma real y directa de sondear los agujeros negros”, dice el científico LIGO Chad Hanna, de la Universidad Estatal de Pensilvania. Los físicos sabían que existían, pero el instrumento les permitió medir en realidad el espacio-tiempo de un agujero negro y mostrar que es consistente con las teorías.
LIGO logra esto porque no está vinculado a la vista. Sus detectores individuales pueden ver pequeñas extensiones donde se contrae el espacio-tiempo a partir de objetos de gran tamaño que se fusionan. Estas ondas gravitacionales transportan información acerca de la masa de un agujero negro, giro y ubicación.
Hasta la fecha, sólo unos 19 agujeros negros de masa estelar han sido descubiertos en la Vía Láctea. Y teniendo en cuenta que nuestra galaxia tiene cientos de miles de millones de estrellas, ese número es ciertamente incorrecto. Sin embargo, el verdadero tamaño de la población de agujeros negros sigue siendo desconocido.
De hecho, antes de LIGO, los astrónomos no fueron positivos que la naturaleza pudiera crear agujeros negros binarios en absoluto.
“Nunca habíamos visto un agujero negro binario, así que no sabíamos con certeza que existían”, dice Creighton. “Y, si existieran, no sabíamos si se podrían fusionar”.
En cambio, la mayoría de los expertos creen que las primeras observaciones de ondas gravitacionales de LIGO vendrían de la fusión de estrellas de neutrones binarias. Los astrónomos ya habían visto estos núcleos de supernovas colapsadas en orbitas entre sí. Estimaciones teóricas predijeron que LIGO alcanzaría alrededor de 40 de estas fusiones de estrella de neutrones, y entre 10 y 20 fusiones de agujeros negros, cada año.
Una de las primeras cosas que este censo de agujeros negros podrá hacer, es volver a escribir la versión de libros de textos donde hablan sobre la evolución estelar.
Los científicos tienen una idea bastante clara de cómo las estrellas individuales van a vivir y morir. Las estrellas como el sol se convertirán en gigantes llamadas gigantes rojas antes de que se despojen de sus capas externas y se conviertan en una nebulosa planetaria. Estrellas más grandes, las que tienen más de aproximadamente ocho masas solares, explotarán como supernovas. Y, en teoría, cualquier estrella de por lo menos 25 veces más grande que el sol se pondrá fin a su vida como un agujero negro.
Pero la mayoría de las estrellas en la Vía Láctea son en realidad binarias. Por lo tanto, la comprensión de dichos pares estelares es fundamental para entender la evolución estelar en su conjunto.
“La evolución binaria es más complicada que la evolución de una sola estrella,” dice Creighton. “Hay muchos más procesos que pueden suceder, desde el intercambio de masa entre los compañeros binarios, los vientos estelares, las patadas durante supernovas, y una gran cantidad de todo tipo de cosas.”
Curiosamente, muchos modelos de evolución de binarias no predijeron a los agujeros negros binarios tan grandes como los que LIGO anunció en febrero. Esa primera señal de onda gravitatoria procedía de la fusión de agujeros negros de entre 36 veces y 29 veces más masivas que el Sol.
Estas estrellas probablemente se formaron en ambientes de baja cantidad de metal. Pero también es posible que estos agujeros negros binarios nacieran en racimos densos donde las estrellas interactuaban con más frecuencia.
A medida que se consigan más detecciones desde LIGO, los astrónomos podrán comenzar a tener una idea del tamaño de la mayoría de los agujeros negros de masa estelar. La segunda detección captada, LVT151012, tenía agujeros negros de 23 y 13 masas solares.


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