Señal gravitacional inusual detectada de un extraño par de agujeros negros

Señal gravitacional inusual detectada de un extraño par de agujeros negros
Señal gravitacional inusual detectada de un extraño par de agujeros negros
Anonim

Por primera vez, los astrofísicos han logrado detectar ondas gravitacionales de la fusión de un agujero negro binario con masas desiguales. El protocolo de observación se publica en el sitio web del proyecto LIGO.

Las colaboraciones de LIGO y Virgo buscan ondas gravitacionales cósmicas de colisiones de agujeros negros. Hace poco más de un año, el 12 de abril de 2019, los científicos de estas colaboraciones descubrieron ondas gravitacionales que se propagaban en el espacio-tiempo a partir de la colisión de dos agujeros negros ubicados a una distancia de 2.400 millones de años luz de la Tierra.

En la actualidad, el registro de ondas gravitacionales en sí mismo ya no es algo inusual. Pero en este caso, su fuente fue un evento que los astrónomos nunca han visto.

Si antes las ondas siempre emanaban de dos agujeros negros de masa aproximadamente igual, 20-40 veces la masa del Sol, entonces la señal GW 190412 se recibió de un sistema binario de agujeros negros que no estaba en equilibrio, uno de los cuales tenía 29,7 masas solares, y el el otro fue tres veces menor, solo 8, 4. Por cierto, este es el más pequeño de los agujeros negros descubiertos hasta ahora.

"Ninguna de estas masas es sorprendente en sí misma. Sabemos que los agujeros negros tienen ese tamaño. Lo nuevo es la proporción de masa", explica uno de los autores del descubrimiento, el astrónomo Christopher Berry de la Universidad Northwestern, en una publicación de blog. en los EE. UU. "Esta observación nos permite probar nuestras predicciones para las señales de ondas gravitacionales y es otra pieza del rompecabezas de cómo se forman los agujeros negros binarios".

Curiosamente, la fusión de un sistema de este tipo con dos tamaños claramente diferentes de agujeros negros produjo una señal gravitacional más larga que cualquier otra fusión de agujeros negros. Esto se debió al hecho de que el evento GW 190412 produjo dos frecuencias diferentes de ondas que se propagan simultáneamente, lo que no se observa cuando se fusionan agujeros negros con aproximadamente la misma masa.

La presencia de ondas de diferentes frecuencias permitió a los autores hacer otra prueba de la teoría general de la relatividad. Dividieron la señal de la onda gravitacional en partes anteriores y posteriores y usaron ecuaciones para calcular la segunda parte de la señal de cada mitad. Los cálculos coincidieron completamente con las observaciones, lo que constituye una de las confirmaciones más significativas de la teoría de la relatividad general de Einstein hasta la fecha.

La gran diferencia en las masas de los agujeros negros en un sistema binario ha permitido a los científicos medir con mayor precisión algunas de las propiedades astrofísicas del sistema.

"Esta gran diferencia de masa significa que podemos medir con mayor precisión varias propiedades del sistema: su distancia a nosotros, el ángulo en el que lo miramos y la velocidad de rotación de un agujero negro pesado alrededor de su eje", dijo el Instituto. Dijo en un comunicado de prensa. Física gravitacional de la Sociedad Max Planck en Hannover, Alemania, palabras del empleado del instituto que participó en el estudio, Roberto Cotesta.

La alta velocidad de rotación de un agujero pesado, según los científicos, sirve como pista para la cuestión de la formación de un sistema tan inusual. Los modelos astrofísicos sugieren que la formación de agujeros negros binarios ocurre cuando cada una de las estrellas del sistema estelar binario colapsa en un agujero negro, por lo que no pueden crear agujeros negros binarios con grandes discrepancias en masa.

La rápida rotación del agujero negro más grande sugiere que puede haberse fusionado con otros agujeros negros antes, antes del evento GW 190412. Es posible que los científicos estén observando ahora un remanente de este sistema estelar triple o cuádruple.

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