Nuestro catálogo de ondas espacio-temporales “escuchadas” por los detectores de ondas gravitacionales aquí en la Tierra se ha duplicado, dicen los científicos, con fuentes recientemente descubiertas que van desde fusiones tambaleantes de agujeros negros hasta la colisión de agujeros negros más intensa detectada hasta la fecha.
En 1915, Albert Einstein predijo que cuando los objetos más densos y extremos del universo colisionaran, estos eventos harían sonar la estructura misma del espacio y el tiempo (unidos como una entidad de 4 dimensiones llamada espaciotiempo). Luego, 100 años después, el 14 de septiembre de 2015, el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO) hizo la primera detección de estas ondas del espacio-tiempo: se originaron en la colisión de agujeros negros a más de 1.300 millones de años luz de distancia.
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Cada nueva detección de ondas gravitacionales nos permite desbloquear otra pieza del rompecabezas del universo de maneras que no podíamos hace apenas una década”, dijo en un comunicado Lucy Thomas, miembro de LVK del Instituto de Tecnología de California (Caltech). “Es increíblemente emocionante pensar en los misterios y sorpresas astrofísicas que podemos descubrir con futuras observaciones”.
Más variedad
Los datos que componen este catálogo, denominado Catálogo transitorio de ondas gravitacionales-4.0 (GWTC-4), incluyen 128 fuentes de ondas gravitacionales increíblemente distantes. Se recopiló durante la cuarta serie de observación de estos detectores de ondas gravitacionales, que se realizó entre mayo de 2023 y enero de 2024.
Antes de esto, y durante las tres primeras series de observación de LIGO, Virgo y KAGRA, los científicos sólo habían “escuchado” 90 fuentes potenciales de ondas gravitacionales. Curiosamente, GWTC-4 técnicamente podría haber sido incluso más grande, ya que alrededor de 170 otras detecciones de ondas gravitacionales realizadas por LIGO, Virgo y KAGRA aún no han llegado al catálogo.
“En la última década, la astronomía de ondas gravitacionales ha progresado desde la primera detección hasta la observación de cientos de fusiones de agujeros negros”, dijo en el comunicado el portavoz de LIGO, Stephen Fairhurst, profesor de la Universidad de Cardiff en el Reino Unido. “Estas observaciones nos permiten comprender mejor cómo se forman los agujeros negros a partir del colapso de estrellas masivas, investigar la evolución cosmológica del universo y proporcionar confirmaciones cada vez más rigurosas de la teoría de la relatividad general”.
Un aspecto de GWTC-4 que realmente destaca es la variedad de eventos que crearon estas señales. Dentro de este catálogo se encuentran ondas gravitacionales provenientes de fusiones entre los binarios de agujeros negros más pesados hasta el momento, cada uno aproximadamente 130 veces más masivo que el Sol, fusiones desequilibradas entre agujeros negros con masas muy diferentes y agujeros negros que giran a velocidades increíbles de alrededor del 40% de la velocidad de la luz. En estos casos, los científicos creen que las características extremas de los agujeros negros involucrados en estas fusiones son el resultado de colisiones previas, lo que proporciona evidencia de cadenas de fusiones que explican cómo algunos agujeros negros crecen hasta alcanzar masas miles de millones de veces la del sol.
“Este conjunto de datos ha aumentado nuestra creencia de que los agujeros negros que colisionaron antes en la historia del universo podrían haber tenido más fácilmente giros más grandes que los que colisionaron más tarde”, dijo en el comunicado Salvatore Vitale, miembro de LVK y científico del MIT.
GWTC-4 también incluye dos nuevas fusiones mixtas que involucran agujeros negros y estrellas de neutrones.
Qué leer a continuación
“El mensaje de este catálogo es: nos estamos expandiendo a nuevas partes de lo que llamamos ‘espacio de parámetros’ y a una variedad completamente nueva de agujeros negros”, dijo en el comunicado Daniel Williams, miembro de LVK, de la Universidad de Glasgow en el Reino Unido. “Realmente estamos superando los límites y estamos viendo cosas que son más masivas, giran más rápido y son astrofísicamente más interesantes e inusuales”.
El catálogo también demuestra cuán sensibles se han vuelto los detectores LVK. Algunas de las fusiones de estrellas de neutrones ocurrieron hasta a mil millones de años luz de distancia, mientras que algunas de las fusiones de agujeros negros ocurrieron hasta a 10 mil millones de años luz de distancia. Estas detecciones han permitido a los científicos probar la teoría que predijo por primera vez la existencia tanto de agujeros negros como de ondas gravitacionales, la teoría de la gravedad de la obra maestra de Einstein, la relatividad general.
“Los agujeros negros son una de las predicciones más emblemáticas y alucinantes de la relatividad general. Agitan el espacio y el tiempo más intensamente que casi cualquier otro proceso que podamos imaginar observando”, dijo en el comunicado Aaron Zimmerman, miembro de LVK, de la Universidad de Texas en Austin. “Al probar nuestras teorías físicas, es bueno observar las situaciones más extremas que podamos, ya que aquí es donde es más probable que nuestras teorías fracasen y donde tenemos mayores posibilidades de descubrimiento.
“Hasta ahora, la teoría está pasando todas nuestras pruebas. Pero también estamos aprendiendo que tenemos que hacer predicciones aún más precisas para mantenernos al día con todos los datos que nos proporciona el universo”.
Los resultados del LVK aparecerán pronto en una edición especial de Astrophysical Journal Letters.