En mayo de 2023, poco después del inicio de la cuarta ronda de observación LIGO-Virgo-KAGRA, el detector LIGO Livingston observó una señal de onda gravitacional procedente de la colisión de lo que probablemente sea una estrella de neutrones con un objeto compacto que mide entre 2,5 y 4,5 veces la masa de nuestro Sol. Las estrellas de neutrones y los agujeros negros son objetos compactos, restos densos de explosiones estelares masivas. Lo que hace que esta señal, llamada GW230529, sea intrigante es la masa del objeto más pesado. Se encuentra dentro de una posible brecha de masa entre las estrellas de neutrones más pesadas conocidas y los agujeros negros más ligeros. La señal de las ondas gravitacionales por sí sola no puede revelar la naturaleza de este objeto. Las detecciones futuras de eventos similares, especialmente aquellos acompañados de explosiones de radiación electromagnética, podrían ser la clave para resolver este misterio cósmico.
«Esta detección, el primero de nuestros interesantes resultados de la cuarta serie de observación LIGO-Virgo-KAGRA, revela que puede haber una mayor tasa de colisiones similares entre estrellas de neutrones y agujeros negros de baja masa de lo que pensábamos anteriormente «, dice el Dr. Jess McIver, profesora asistente de la Universidad de Columbia Británica y portavoz adjunta de la Colaboración Científica LIGO.
Hoy se publica un artículo científico que describe con más detalle este descubrimiento y está disponible gratuitamente para el público aquí . También está disponible aquí un breve «Resumen científico» del artículo , junto con varias traducciones.
La brecha de masa entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros
Antes de la detección de ondas gravitacionales en 2015, las masas de los agujeros negros de masa estelar se determinaban principalmente mediante observaciones de rayos X, mientras que las masas de las estrellas de neutrones se determinaban mediante observaciones de radio. Las mediciones resultantes se clasificaron en dos rangos distintos con una brecha entre ellos de aproximadamente 2 a 5 veces la masa de nuestro Sol. A lo largo de los años, un pequeño número de mediciones han invadido la brecha de masa, que sigue siendo muy debatida entre los astrofísicos.
El análisis de la señal GW230529 muestra que provino de la fusión de dos objetos compactos, uno con una masa entre 1,2 y 2,0 veces la de nuestro Sol y el otro con una masa ligeramente superior al doble. Si bien la señal de ondas gravitacionales no proporciona suficiente información para determinar con certeza si estos objetos compactos son estrellas de neutrones o agujeros negros, parece probable que el objeto más ligero sea una estrella de neutrones y el objeto más pesado un agujero negro. Los científicos de la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA confían en que el objeto más pesado se encuentra dentro del espacio de masa.
Las observaciones de ondas gravitacionales han proporcionado hasta ahora casi 200 mediciones de masas de objetos compactos. De estas, sólo otra fusión puede haber involucrado un objeto compacto con brecha de masa: la señal GW190814 proviene de la fusión de un agujero negro con un objeto compacto que excede la masa de las estrellas de neutrones más pesadas conocidas y posiblemente dentro de la brecha de masa.
«Si bien se han reportado evidencias previas de objetos con brecha de masa tanto en ondas gravitacionales como electromagnéticas, este sistema es especialmente interesante porque es la primera detección de ondas gravitacionales de un objeto con brecha de masa emparejado con una estrella de neutrones «, dice la Dra. Sylvia Biscoveanu de la Universidad del Noroeste. “ La observación de este sistema tiene implicaciones importantes tanto para las teorías de la evolución binaria como para las contrapartes electromagnéticas de las fusiones de objetos compactos. «
El cuarto recorrido de observación con detectores más sensibles
En la primavera de 2020 finalizó el exitoso tercer ciclo de observación de los detectores de ondas gravitacionales, con lo que el número de detecciones de ondas gravitacionales conocidas ascendió a 90. Antes del inicio del cuarto ciclo de observación O4 el 24 de mayo de 2023, el LIGO-Virgo-KAGRA Los investigadores realizaron mejoras en los detectores, la ciberinfraestructura y el software de análisis que les permiten detectar señales desde más lejos y extraer más información sobre los eventos extremos en los que se generan las ondas.
Sólo cinco días después del lanzamiento de O4, las cosas se pusieron realmente emocionantes. El 29 de mayo de 2023, la señal de onda gravitacional GW230529 pasó por el detector LIGO Livingston. En cuestión de minutos, se analizaron los datos del detector y se publicó una alerta (designada S230529ay) anunciando públicamente la señal. Los astrónomos que recibieron la alerta fueron informados de que una estrella de neutrones y un agujero negro probablemente se fusionaron a unos 650 millones de años luz de la Tierra. Desafortunadamente, no se pudo determinar la dirección hacia la fuente porque en el momento de la señal sólo estaba observando un detector de ondas gravitacionales.
Está previsto que el cuarto período de observación dure 20 meses, incluidos un par de meses de descanso para realizar el mantenimiento de los detectores y realizar una serie de mejoras necesarias. Hasta el 16 de enero de 2024, cuando comenzó la pausa en la puesta en servicio, se habían identificado un total de 81 candidatos a señales importantes. GW230529 es el primero de ellos que se publica después de una investigación detallada.
Reanudar la carrera de observación
La cuarta ronda de observación se reanudará el 10 de abril de 2024 con los detectores LIGO Hanford, LIGO Livingston y Virgo funcionando juntos. La carrera continuará hasta febrero de 2025 sin más interrupciones previstas en la observación. La sensibilidad de los detectores debe aumentarse ligeramente después de la pausa.
Mientras continúa la serie de observación, los investigadores de LIGO-Virgo-KAGRA están analizando los datos de la primera mitad de la serie y comprobando los 80 candidatos de señales importantes restantes que ya han sido identificados. Al final de la cuarta serie de observaciones en febrero de 2025, el número total de señales de ondas gravitacionales observadas debería superar las 200.
Observatorios de ondas gravitacionales
LIGO está financiado por la NSF y operado por Caltech y MIT, quienes concibieron y construyeron el proyecto. El apoyo financiero para el proyecto LIGO avanzado estuvo dirigido por NSF y Alemania (Sociedad Max Planck), el Reino Unido (Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología) y Australia (Consejo Australiano de Investigación) asumieron importantes compromisos y contribuciones al proyecto. Más de 1.600 científicos de todo el mundo participan en el esfuerzo a través de la Colaboración Científica LIGO, que incluye la Colaboración GEO. Se enumeran socios adicionales en https://my.ligo.org/census.php .
La Colaboración Virgo está compuesta actualmente por aproximadamente 880 miembros de 152 instituciones en 17 países diferentes (principalmente europeos). El Observatorio Gravitacional Europeo (EGO) alberga el detector Virgo cerca de Pisa en Italia y está financiado por el Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en Francia, el Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) en Italia y el Instituto Nacional de Investigación Subatómica. Física (Nikhef) en los Países Bajos. Puede encontrar una lista de los grupos de colaboración de Virgo en: https://www.virgo-gw.eu/about/scientific-collaboration/ . Hay más información disponible en el sitio web de Virgo en https://www.virgo-gw.eu .
KAGRA es el interferómetro láser con un brazo de 3 km de longitud en Kamioka, Gifu, Japón. El instituto anfitrión es el Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos (ICRR) de la Universidad de Tokio, y el proyecto está copatrocinado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) y la Organización de Investigación de Aceleradores de Alta Energía (KEK). La colaboración KAGRA está compuesta por más de 400 miembros de 128 institutos en 17 países/regiones. La información de KAGRA para el público general se encuentra en el sitio web https://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/ . Se puede acceder a los recursos para investigadores desde http://gwwiki.icrr.u-tokyo.ac.jp/JGWwiki/KAGRA .
Contactos de medios
Colaboración LIGO-Virgo-KAGRA
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626-390-9601
MIT
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617-253-2709
Virgo
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EGO
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+393472994985
KAGRA
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+81-578-85-2623
Fundación Nacional de Ciencia
Jason Stoughton
Asociado de personal para comunicaciones científicas
703-292-7063
Publicado en LIGO el 5 de abril del 2024, enlace publicación
Nuestro universo y sus enigmas 
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