Escoltar

LIGO i Virgo detecten col·lisions d'estels de neutrons

Un estudiant de doctorat de la UIB fa una estada a l'observatori de LIGO, a Hanford 

El 25 d'abril de 2019, l'Observatori d'Ones Gravitacionals per Interferometria Làser (LIGO) i el detector Virgo, amb seu a Itàlia, varen registrar ones gravitacionals del que sembla ser una col·lisió entre dos estels de neutrons, els densos romanents d'estels massius que explotaren prèviament. L’endemà, el 26 d'abril, la xarxa LIGO-Virgo va descobrir una altra font candidata que, de fet, pot haver estat el resultat de la col·lisió d'un estel de neutrons i un forat negre, un esdeveniment que fins ara mai no s'havia vist. O podria ser, si es confirma, una altra fusió de dos estels de neutrons.

Els descobriments arriben poques setmanes després que LIGO i Virgo tornassin a entrar en funcionament. Els detectors bessons de LIGO —un és a Washington i l’altre és a Louisiana, als Estats Units—, juntament amb Virgo, situat a l'Observatori Gravitacional Europeu (EGO), a Itàlia, varen reprendre les operacions l'1 d'abril, després de sotmetre's a una sèrie de millores per augmentar la seva sensibilitat a les ones gravitacionals. Cada detector examina ara volums més grans de l'univers que abans i cerca esdeveniments extrems, com són xocs entre forats negres i estrelles de neutrons.

A més dels dos nous candidats que involucren les estrelles de neutrons, la xarxa LIGO-Virgo ha vist, en aquesta última edició, tres probables fusions de forats negres. En total, des que es va fer història amb la primera detecció directa d'ones gravitacionals el 2015, la xarxa ha descobert proves de dues fusions d'estrelles de neutrons, tretze fusions de forats negres, i una possible fusió d'estrelles de neutrons de forats negres.

La participació de la UIB

El Grup de Física Gravitacional de la UIB, que lidera la doctora Alicia M. Sintes, és l'únic grup espanyol que ha participat en totes les deteccions fets fins al moment. I, de fet, aquestes noves deteccions s’han produït coincidint amb l'estada a l'observatori de LIGO, a Hanford, d'un alumne de doctorat de la Universitat de les Illes Balears, Pep Covas.

En l’actual període de funcionament de LIGO-Virgo, els investigadors de la UIB duen a terme un ampli programa científic per estudiar les ones gravitacionals emeses per forats negres i estrelles de neutrons. L'equip continua liderant les cerques de senyals d'ones contínues provinents d'estrelles de neutrons desconegudes, així com els senyals transitoris emesos després de la fusió de dues estrelles de neutrons. Els models del senyal d'ona gravitacional provinents de la fusió de forats negres són una part essencial del procés d'anàlisi de dades, i la UIB participa en el desenvolupament d'un dels dos models clau utilitzats fins ara.

Ones gravitacionals

Quan dos forats negres xoquen, deformen el teixit de l'espai i el temps, i produeixen ones gravitacionals. Quan dues estrelles de neutrons xoquen, no només envien ones gravitacionals, sinó també llum. Això significa que els telescopis sensibles a les ones de llum a través de l'espectre electromagnètic poden ser testimonis d'aquests ardents impactes juntament amb LIGO i Virgo. Un d'aquests esdeveniments va ocórrer l'agost de 2017: LIGO i Virgo varen descobrir inicialment una fusió d'estrelles de neutrons en ones gravitacionals i després, dies i mesos següents, prop de setanta telescopis a terra i a l'espai varen ser testimonis de les explosives seqüeles de les ones de llum, que incloïen de tot: des de raigs gamma fins a llum òptica i ones de ràdio.

En el cas dels dos recents candidats a estrelles de neutrons, els telescopis de tot el món varen córrer una vegada més per rastrejar les fonts i captar la llum que s'espera que sorgeixi d'aquestes fusions. Centenars d'astrònoms varen apuntar amb entusiasme telescopis a pegats de cel que sospitaven que albergaven les fonts del senyal. No obstant això, en aquest moment, cap de les dues fonts ha estat identificada.

S'estima que el xoc d'estrelles de neutrons del 25 d'abril, anomenat S190425z, va ocórrer a devers 500 milions d'anys llum de distància de la Terra. Només una de les dues instal·lacions bessones de LIGO en va captar el senyal juntament amb Virgo (LIGO Livingston va ser testimoni de l'esdeveniment, però LIGO Hanford estava desconnectat). Pel fet que només dos dels tres detectors varen registrar el senyal, les estimacions de la ubicació en el cel des de la qual es va originar no varen ser precises i deixaren que els astrònoms observassin gairebé una quarta part del cel a la recerca de la font.

S'estima que la possible col·lisió entre l'estrella de neutrons del 26 d'abril i el forat negre (conegut com a S190426c) va tenir lloc aproximadament a 1.200 milions d'anys llum de distància. Va ser vist per les tres instal·lacions de LIGO-Virgo, la qual cosa va ajudar a estrènyer-ne la ubicació a regions que cobrien al voltant de 1.100 graus quadrats, o al voltant del 3% del cel total.

LIGO

LIGO és finançat per l’NSF i operat per Caltech i MIT, que el varen concebre i varen conduir-ne els projectes Inicial i Avançat. El suport econòmic per al projecte LIGO Avançat va ser liderat per l’NSF, juntament amb Alemanya (Societat Max Planck), el Regne Unit (Science and Technology Facilities Council) i Austràlia (Australian Research Council-OzGrav), que establiren compromisos significatius i feren contribucions al projecte. Gairebé 1.300 científics de tot el món participen en l'esforç conjunt a través de la Col·laboració Científica LIGO, que inclou la Col·laboració GEO. Es pot consultar la llista dels socis addicionals a: <https://my.ligo.org/census.php>.

Virgo

La Col·laboració Virgo està conformada actualment per devers 350 científics, enginyers i tècnics, que pertanyen a una setantena d’institucions de Bèlgica, França, Alemanya, Hongria, Itàlia, els Països Baixos, Polònia i Espanya. L'Observatori Europeu Gravitacional (EGO) acull el detector Virgo prop de Pisa (Itàlia) i ha estat fundat pel Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) a França, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) a Itàlia, i el Nikhef als Països Baixos. Es pot consultar la llista dels grups en la Col·laboració Virgo a: <http://public.virgo-gw.eu/the-virgo-collaboration/>. Hi ha més informació disponible a la pàgina web de Virgo: <http://www.virgo-gw.eu>. 

Data de publicació: 02/05/2019