«Es un gran paso adelante»

En septiembre de 2015, el detector Ligo detectó por primera vez ondas gravitacionales en los Estados Unidos. El fenómeno en el origen: una colisión de agujeros negros. Desde entonces, los investigadores han tratado de modelar estos cataclismos. Y un estudio reciente se acerca más que nunca a la realidad de estos eventos astrofísicos.

En 2015, las ondas gravitacionales fueron captadas por primera vez por el interferómetro LIGO, ubicado en Estados Unidos. Desde entonces, Ligo y Virgo (en Italia) han llevado al descubrimiento de casi 100 fusiones de agujeros negros, cataclismos astrofísicos que distorsionan el espacio-tiempo lo suficiente como para enviarnos ondas gravitacionales. Al mismo tiempo, los modelos avanzan cada vez más para dar cuenta del fenómeno.

Y un nuevo estudio publicado en cartas de revisión física y disponible en ArXiv simplemente mejoró en gran medida la reproducción computacional de las fusiones de agujeros negros. “Este es un gran paso en la preparación para la próxima fase de detección de ondas gravitacionales, que profundizará nuestra comprensión de la gravedad y estos increíbles fenómenos que ocurren en los confines del cosmos”.dijo Macarena Lagos en anuncio, coautor del estudio. Para ello, los investigadores tuvieron en cuenta ciertos efectos no lineales, que no se han integrado en los modelos hasta el día de hoy.

Nuevos efectos no lineales considerados en las simulaciones

Más precisamente, el equipo explica que ha agregado efectos de segundo orden de la teoría de perturbaciones, que se utilizan para reproducir colisiones de agujeros negros. Describen estas adiciones esenciales al modelo de depreciación. Porque las ondas gravitacionales pueden verse como otros tipos de ondas, ¡especialmente como ondas! El principio es el mismo: las ondas se influyen unas a otras, al igual que las ondas. Y las contribuciones lineales no tienen en cuenta estas interacciones.

“Los efectos no lineales son lo que sucede cuando las olas alcanzan su punto máximo y rompen en la playaexplicó Keefe Mitman, primer autor del estudio y estudiante graduado en Caltech. Las olas interactúan e influyen entre sí en lugar de rodar por sí mismas. Con algo tan violento como la fusión de un agujero negro, esperaríamos estos efectos, pero hasta ahora no los hemos visto en nuestros modelos. Los nuevos métodos de extracción de formas de onda de nuestras simulaciones hicieron posible ver las no linealidades. »

Ligo podrá detectar una fusión de agujeros negros por hora

Según los autores, este nuevo modelo puede ofrecer hasta un 10 % de mejora en la precisión general de los modelos de agujeros negros. “Se necesitan supercomputadoras para realizar un cálculo preciso de toda la señal: la inspiración de los dos agujeros negros en órbita, su fusión y estabilización en un solo agujero negro residual en reposo, agregó Saul A. Teukolsky, coautor del estudio y uno de los pioneros de la simulación por computadora de las ecuaciones de la relatividad general. El tratamiento lineal de la fase de instalación ha sido durante mucho tiempo el tema de mi tesis doctoral con Kip. El nuevo procesamiento no lineal de esta fase permitirá un modelado de ondas más preciso y posiblemente más pruebas de si la relatividad general es realmente la teoría correcta de la gravedad para los agujeros negros. »

¡Y sus resultados son oportunos, porque el observatorio Ligo se reiniciará pronto después de tres años de paralización provocada por la pandemia de Covid-19! Su sensibilidad se ha incrementado para que sea capaz de detectar una fusión de agujeros negros por hora. “Nos estamos preparando para el momento en que seremos detectives de ondas gravitacionales, cuando profundizaremos para comprender todo lo que podamos sobre su naturaleza”. completado en uno Comunicado de prensa de la Universidad de Columbia Leo C. Stein, coautor del estudio.