Después de más de cuatro años de explorar una colección de eventos cósmicos a través de ondas gravitacionales, los científicos finalmente han detectado la tercera variedad esperada de colisión: dos veces.
El nuevo sabor de la colisión incluye un agujero negro y una estrella de neutrones, lo que lo convierte en una mezcla. Los científicos han observado docenas de fusiones de pares de agujeros negros, y un par de fusiones de pares de estrellas de neutrones, los cadáveres estelares super densos. Pero una colisión entre un agujero negro y una estrella de neutrones, aunque fue predicha por los científicos, no se había detectado definitivamente.
Ahora, los investigadores dicen que han hecho precisamente eso, al observar las ondas únicas en el espacio-tiempo causadas por tal colisión.
“Con este nuevo descubrimiento de fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros fuera de nuestra galaxia, hemos encontrado el tipo de binario que falta”, dijo Astrid Lamberts, investigadora del CNRS en el Observatoire de la Côte d’Azur en Francia, en un comunicado. . “Finalmente podemos comenzar a comprender cuántos de estos sistemas existen, con qué frecuencia se fusionan y por qué aún no hemos visto ejemplos en la Vía Láctea”.
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Las dos nuevas detecciones ocurrieron en enero de 2020, con solo 10 días de diferencia, y las colisiones ahora se conocen como GW200105 y GW200115 a partir de las fechas en que se observaron. Uno fue detectado por ambos gemelos Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) y el detector Virgo similar de Europa, el otro por solo uno de los detectores LIGO y Virgo. (La asociación ahora también incluye un detector en Japón llamado KAGRA, pero esa instalación comenzó a realizar observaciones solo en febrero de 2020).
GW200115 fue particularmente bien detectado y observado por las tres instalaciones. Los científicos creen que era un agujero negro de casi seis veces la masa de nuestro Sol devorando una estrella de neutrones con una masa la mitad de nuevo más grande que nuestro sol, y que la fusión tuvo lugar entre 650 millones y 1,5 mil millones de años luz de distancia
GW200105 no se detectó de manera tan definitiva, pero los científicos sospechan que fue una fusión entre un agujero negro de aproximadamente nueve veces la masa del sol y una estrella de neutrones aproximadamente dos veces más masiva que el sol a unos 550 millones y 1.300 millones de años luz de distancia.
Los científicos aún no están seguros de si estas fusiones mixtas crean una señal de luz visible (como la fusión de pares de estrellas de neutrones parece hacer) o no (como en el caso de las fusiones binarias de agujeros negros).
Los astrónomos no pudieron igualar ninguna de estas nuevas detecciones de ondas gravitacionales con observaciones de ondas de luz, pero eso no significa necesariamente que no haya un destello correspondiente. Para una detección menos precisa, los científicos solo pudieron reducir la ubicación de la fuente a aproximadamente el 17% del cielo; para una detección más precisa, los científicos todavía se enfrentaban a un área equivalente a 2900 lunas llenas. Además, a distancias tan grandes de las colisiones, cualquier luz habría sido extremadamente tenue cuando llegó a la Tierra de todos modos.
Sin embargo, los científicos sospechan que al menos para estas fusiones en particular, no había ninguna señal luminosa para ver.
“Estos no fueron eventos en los que los agujeros negros masticaron estrellas de neutrones como el Monstruo de las Galletas y arrojaron pedazos”, dijo Patrick Brady, físico de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee y actual portavoz de la Colaboración Científica LIGO, es una declaración. declaración. “Ese ‘dar vueltas’ es lo que produciría luz, y no creemos que haya sucedido en estos casos”. (La comida sucia también se llama interrupción de las mareas.)
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Estos dos eventos marcan las primeras veces que los científicos han visto una fusión y han estado seguros de que representaba una pareja mixta. Sin embargo, para dos detecciones anteriores, el mismo escenario es una posibilidad, aunque no uno que los astrónomos puedan confirmar. Uno de esos eventos detectado en agosto de 2019, representa un gran agujero negro con la estrella de neutrones más grande conocida o el agujero negro más pequeño conocido. Otro evento detectado cuatro meses antes puede ser una fusión de pares mixtos, pero podría simplemente representar ruido en los detectores.
Dadas las dos observaciones de enero de 2020, los científicos ahora predicen que una fusión entre un agujero negro y una estrella de neutrones ocurre una vez al mes dentro de mil millones de años luz de la Tierra.
Los científicos tienen dos teorías sobre cómo ocurren tales fusiones. Uno es que cada miembro de un estrella binaria Independientemente se convierte en supernova, explota y forma dos densos remanentes que eventualmente se fusionan. La otra teoría sugiere que las estrellas dispares experimentan supernova explosiones, luego establezca una relación binaria.
Las dos nuevas observaciones de colisión no son suficientes para determinar qué está sucediendo, pero los científicos esperan que, eventualmente, las detecciones de ondas gravitacionales resuelvan el rompecabezas.
“Todavía hay mucho que no sabemos sobre las estrellas de neutrones y los agujeros negros: qué tan pequeños o grandes pueden llegar a ser, qué tan rápido pueden girar, cómo se emparejan para formar parejas de fusión”, Maya Fishbach, postdoctoral en la Universidad Northwestern en Illinois. y un coautor del estudio dijo en una declaración de la universidad. “Con los datos de ondas gravitacionales futuras, tendremos las estadísticas para responder estas preguntas y, en última instancia, aprender cómo se fabrican los objetos más extremos de nuestro universo”.
Los detectores gemelos LIGO, Virgo y KAGRA, se están preparando para la cuarta serie de observación de la asociación, que está programada para comenzar el próximo verano. Los científicos dicen que el trabajo podría hacer que la asociación detecte una señal de onda gravitacional todos los días, abriendo a los científicos a una información mucho mayor sobre lo que está sucediendo en todo el cosmos, como en estas fusiones dramáticas.
“Cada colisión no es solo la unión de dos objetos masivos y densos. Es realmente como Pac-Man, con un agujero negro que se traga por completo a su estrella de neutrones compañera ”, dijo Susan Scott, física de la Universidad Nacional de Australia y coautora del estudio, en una declaración de la universidad. “Estas colisiones han sacudido el universo hasta su núcleo y hemos detectado las ondas que se han enviado a toda velocidad a través del cosmos”.
Los resultados se describen en un artículo publicado el 29 de junio en The Astrophysical Journal Letters.
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Esta nota es parte de la red de Wepolis y fué publicada por Lorena Milanovic el 2021-06-30 12:40:35 en:
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