LIGO i Virgo anuncien quatre noves deteccions d'ones gravitacionals

L'equip d'investigadors de la UIB ha fet importants contribucions a l'observació i anàlisi dels senyals detectats. Els observatoris publiquen el primer catàleg d'esdeveniments d'ona gravitacional. 

La Col·laboració Científica LIGO i VIRGO, el seu homòleg europeu, han anunciat quatre noves deteccions d'ones gravitacionals fruit de la fusió de forats negres de massa estel·lar. Aquests resultats, procedents dels detectors d'ones gravitacionals LIGO, operats per la Fundació Nacional per a la Ciència dels Estats Units (NSF) i Virgo, es varen donar a conèixer el dissabte 1 de desembre, en el marc del Congrés de Física d'Ones Gravitacionals i Astronomia, que ha tingut lloc a la ciutat de College Park (Maryland, Estats Units).

Fins al moment, la Col·laboració Científica LIGO i Virgo han permès detectar en total deu fusions de forats negres de massa estel·lar i una fusió d’estrelles de neutrons, que són les restes denses i esfèriques del col·lapse d’estrelles. D’aquestes deu fusions de forats negres, n’hi ha quatre que corresponen a la nova tanda de deteccions, mentre que les sis restants ja s’havien presentat altres vegades.

Les quatre noves deteccions, etiquetades com a GW170729, GW170809, GW170818, i GW170823, en referència a la data de detecció, es varen produir en el segon període d'observació, entre el 30 de novembre de 2016 i el 25 d'agost de 2017.

Tant aquestes noves deteccions com totes les anteriors estan recollides en el catàleg que va ser publicat dissabte passat, que inclou tota la informació relativa a aquests esdeveniments.

La contribució de la UIB

L'equip d'investigadors de la Universitat de les Illes Balears que participa a LIGO, sota la direcció de la doctora Alícia M. Sintes, ha fet importants contribucions a l'observació i anàlisi dels senyals detectats. Una de les aportacions clau d'aquest grup ha estat la provisió de models de senyals procedents de la fusió de sistemes binaris de forats negres. La Col·laboració Científica utilitza aquests models per contrastar les prediccions de la teoria amb les dades observades, i tenen una importància cabdal a l'hora de caracteritzar la font del senyal. Per exemple, són capaços de donar informació sobre la massa dels forats negres involucrats, així com de la rotació o de les velocitats.

«Passem la major part del temps davant un ordinador, calculant. És molt satisfactori observar que tota aquesta àrdua tasca permet revelar i entendre noves visions de l'univers. Els estudiants i postdoctorats col·laboren en una revolució científica. M'alegra saber que formen part d'aquesta experiència tan extraordinària», comenta Sascha Husa, que ha dirigit els esforços del grup en el modelatge de forats negres.

Un dels investigadors postdoctorals del grup de la UIB, el doctor Geraint Pratten, ha treballat en l'anàlisi d'una de les noves deteccions, la GW170809: «La col·laboració viu un període emocionant, davant un nombre tan elevat de deteccions. La GW170809 és un dels esdeveniments observats durant el segon període d’observació (O2) en els quals estan involucrats forats negres d'elevada massa estel·lar. És similar a la primera detecció, la GW150914, i ajudarà a conèixer més bé la població de sistemes binaris de forats negres que observam actualment». El tercer període d'observació (O3) començarà a principi de 2019, amb una millora de la sensibilitat dels detectors. Preveuen detectar desenes de sistemes binaris al llarg de l’any, i necessitaran models més precisos amb la finalitat d'extreure la màxima informació possible d'aquests esdeveniments.

Alícia Sintes està emocionada per la creixent participació espanyola en el camp de les ones gravitacionals: «La comunitat espanyola d'ones gravitacionals augmenta molt ràpidament. Hem passat de ser els únics en el camp, fa tres anys, a disposar de dos grups en la col·laboració científica de LIGO i tres en la col·laboració científica de Virgo. Estam orgullosos d'haver aplanat el camí». A més, també planteja els pròxims reptes: «Impulsam l'astronomia d'ones gravitacionals un poc més enllà. Volem observar ones gravitacionals amb la missió LISA d’aquí a devers quinze anys. Treballam molt per aconseguir que els nostres estudiants constitueixin l'avantguarda del camp en el futur».

Deteccions de rècord

Algunes d'aquestes noves deteccions han batut rècords. Per exemple, l'esdeveniment GW170729, detectat el dia 29 de juliol de 2017 durant el segon període d'observació. Aquest esdeveniment va ser generat per la font d'ones gravitacionals més llunyana i massiva fins ara mai observada. Va tenir lloc fa devers cinc mil milions d'anys, i va alliberar una energia equivalent a cinc masses solars en forma d'ones gravitacionals.

El detector Advanced Virgo es va unir al segon període d'observació el dia 1 d'agost de 2017, i donà lloc a la primera detecció simultània de tres observatoris i a la primera rellevant de Virgo: la col·lisió de forats negres GW170814. Aquest esdeveniment va ser el primer a ser observat per tres detectors treballant de manera simultània, fet que va permetre analitzar, per primera vegada, la polarització de les ones gravitacionals (anàloga a la polarització de la llum).

L'esdeveniment GW170817, detectat tres dies després del GW170814, va ser la primera observació d'un esdeveniment procedent de la fusió d'un sistema binari d’estrelles de neutrons. A més, va ser observat simultàniament mitjançant llum, fixant una fita històrica a l’astronomia de multimissatgers, en la qual els objectes còsmics són observats simultàniament mitjançant diferents formes de radiació.

Finalment, va ser possible donar amb molta precisió la posició celeste d'un dels nous esdeveniments, el GW170818, detectat conjuntament per la xarxa de detectors formada pels observatoris LIGO i Virgo. La posició en la volta celeste d'aquesta fusió de forats negres, situada a 2,5 mils de milions d'anys llum de la Terra, va ser identificada amb una precisió de 39 graus quadrats, tot convertint-la en la segona millor font d'ones gravitacionals pel que fa a la seva localització, només per darrere de la fusió d'estrelles de neutrons GW170817. Així, l'esdeveniment GW170818 remarca el potencial científic que té la xarxa de detectors d'ones gravitacionals que conformen LIGO i Virgo.

«El pròxim període d'observació, que començarà la primavera de 2019, aconseguirà detectar més esdeveniments d'ones gravitacionals, i la ciència que la comunitat pot aconseguir créixer en conseqüència», afirma David Shoemaker, portaveu de la Col·laboració Científica de LIGO (LSC, en anglès) i investigador sènior a l'Institut Kavli d’Astrofísica i Investigació Espacial (MIT). «Vivim un temps emocionant».

Les col·laboracions

LIGO és finançada per la NSF i gestionada per Caltech i MIT, els quals varen dissenyar i dirigir els projectes d’Initial i d’Advanced LIGO. El projecte Advanced LIGO va ser finançat per la NSF, a més de rebre contribucions significatives per part d'Alemanya (Max Planck Society), el Regne Unit (Science and Technology Facilities Council) i Austràlia (Australian Research Council-OzGrav). La Col·laboració Científica LIGO, la qual inclou la Col·laboració GEO, compta amb l'esforç de més de mil dos-cents científics d’arreu el món, entre els quals hi ha els investigadors de la Universitat de les Illes Balears. Podeu trobar contribuents addicionals a: <http://ligo.org/partners.php>.

La col·laboració Virgo està formada per més de tres-cents físics i enginyers procedents de vint-i-vuit grups d’investigació europeus: sis, del Centre Nacional de la Recerca Científica (CNRS), a França; onze, de l'Institut Nacional de Física Nuclear (INFN), a Itàlia; dos del Nikhef, als Països Baixos; el MTA Wigner RCP, a Hongria; el grup POLGRAW, a Polònia; l’IFAE i la Universitat de València i la de Barcelona, a Espanya; la Universitat de Lieja i la Universitat Catòlica de Lovaina, a Bèlgica; la Universitat Friedrich Schiller de Jena, a Alemanya; i l'Observatori Gravitacional Europeu (EGO), on s’ubica el detector Virgo, a prop de Pisa, a Itàlia, finançat per CNRS, INFN i Nikhef.

Podeu consultar el llistat de la Col·laboració Virgo a: <http://public.virgo-gw.eu/the-virgo-collaboration/>. Trobareu més informació al web de Virgo: <http://www.virgo-gw.eu>. 

Data de publicació: 03/12/2018