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  • 02/06/2017

Física

El experimento LIGO detecta ondas gravitacionales por tercera vez

El evento corresponde a una fusión de dos agujeros negros de 19 y 32 masas solares ocurrida a 3000 millones de años luz de distancia.

Physical Review Letters

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Recreación artística de los dos agujeros negros causantes de la onda GW170104 momentos antes de colisionar. [LIGO/Caltech/MIT/Aurore Simmonet.]

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En febrero de 2016, las colaboraciones LIGO y Virgo anunciaron la primera detección directa de ondas gravitacionales. El hito culminaba una carrera experimental de más de cinco décadas y marcaba el nacimiento de una nueva era en la exploración del cosmos. Pero ¿qué son las ondas gravitacionales? ¿Por qué resultan tan difíciles de observar? ¿Cuándo se obtuvieron los primeros indicios de su existencia? ¿Nos permitirán algún día «ver» la gran explosión que dio origen al universo? Este monográfico digital (en PDF) te ofrece una selección de los mejores artículos publicados en Investigación y Ciencia sobre la búsqueda científica y técnica de uno de los fenómenos más elusivos predichos por la teoría de la relatividad de Einstein.

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Los científicos del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO), en Estados Unidos, anunciaron ayer una nueva detección de ondas gravitacionales, las perturbaciones del espaciotiempo predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein. El evento es el tercero de este tipo registrado por el laboratorio en menos de 18 meses y se suma a los que ya fueron anunciados en febrero y junio del año pasado.

La onda gravitacional observada en esta ocasión llegó a los detectores en la madrugada del pasado 4 de enero, razón por la que ha sido bautizada como GW170104. Los meses transcurridos hasta la publicación de los resultados son los que han necesitado los investigadores para analizar la señal, descartar la posibilidad de un falso positivo y modelizar la onda para reconstruir el proceso físico que le dio origen. Al igual que en los casos anteriores, este corresponde al choque y posterior fusión de dos agujeros negros. Los detalles del hallazgo se publican en Physical Review Letters.

Según los análisis de la colaboración, los agujeros negros que han colisionado esta vez tenían una masa de 19 y 32 masas solares. El resultado de la fusión ha sido un agujero negro de 49 masas solares, lo que indica que la energía liberada en forma de radiación gravitatoria es la equivalente a dos veces la masa de Sol, una cantidad fabulosa se mire como se mire. Dicha energía se liberó en apenas 0,12 segundos, lo que implica que la potencia emitida en forma de ondas gravitacionales durante el suceso fue mayor que la que radian en forma de luz todas las estrellas y galaxias del universo observable en un instante dado. El cataclismo habría tenido lugar en una galaxia situada a unos 3000 millones de años luz, prácticamente el doble de lejos que cualquiera de los dos eventos anunciados el año pasado.

En esta ocasión, los investigadores han empleado la señal observada para poner a prueba algunas de las predicciones de la relatividad general. Uno de los fenómenos analizados ha sido la posible dispersión de las ondas gravitacionales en su viaje hacia la Tierra; es decir, el equivalente al efecto que experimenta la luz cuando, al atravesar un medio material, se separa en sus colores constituyentes. En el caso de las ondas gravitacionales dicho efecto está prohibido por la relatividad general, pero varias teorías de la gravedad alternativas a la de Einstein sí que lo contemplan. El nuevo resultado de LIGO lo ha descartado.

De hecho, los científicos concluyen que todas las propiedades de GW170104 analizadas hasta ahora se muestran en perfecto acuerdo con la relatividad general. Eso incluye una nueva cota independiente para la masa del gravitón (el cuanto transmisor de la interacción gravitatoria), la cual debería ser exactamente nula según las predicciones teóricas. En su nuevo trabajo, los investigadores deducen que la masa de esta partícula no podría superar en ningún caso los 10–23 electronvoltios: mil cuatrillones (1027) de veces menos que la masa del electrón.

En términos astrofísicos, uno de los aspectos más importantes del nuevo hallazgo es que, con tres detecciones acumuladas ya, supone la confirmación de una población de agujeros negros nunca antes vista. Con anterioridad a los resultados de LIGO, los agujeros negros de masa estelar conocidos apenas superaban las 10 masas solares. Sin embargo, los astros de este tipo observados hasta ahora por LIGO (tanto antes como después de la fusión) abarcan un abanico de masas que va desde las 8 hasta las 62 masas solares. Hoy por hoy, los astrónomos siguen sin tener completamente claro qué clase de procesos podrían dar lugar a la formación de estos astros.

Más información en Physical Review Letters (artículo técnico de acceso libre), Physics y Colaboración LIGO (incluye enlaces a material multimedia).

—IyC

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