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24/06/2020

Detectan un objeto misterioso que se fusiona con un agujero negro

La Universitat de València (UV) ha participado en el hallazgo de un objeto compacto de aproximadamente 2,6 masas solares y lo sitúa en un intervalo entre la estrella de neutrones más masiva y el agujero negro más ligero nunca visto.



AUTOR: UV

RUVID UV virgo equipLa observación aislada de esta onda, denominada GW190814, se hizo en la Tierra en agosto de 2019 por parte de los detectores Advanced Virgo en el Observatorio Gravitatorio Europeo (en Italia) y los dos Advanced LIGO (en Estados Unidos), pero todavía no permite distinguir si este objeto es un agujero negro o una estrella de neutrones. El descubrimiento se ha publicado en The Astrophysical Journal Letters.

 

GW190814 es un objeto de unas 2,6 masas solares, lo cual lo sitúa dentro del “vacío en la distribución de masas”, una zona que presenta una carencia de observaciones de objetos compactos con masas entre 2,5 y 5 masas solares. Esta zona está en un intervalo de masas aparentemente demasiado pequeñas para un agujero negro y demasiado grandes para una estrella de neutrones. Tanto las estrellas de neutrones como los agujeros negros se forman cuando las estrellas muy masivas agotan su combustible nuclear y explotan como supernovas. Lo que queda después de la explosión depende de la cantidad que permanece del núcleo de la estrella. Los núcleos menos masivos tienden a formar estrellas de neutrones, mientras que los más masivos colapsan en agujeros negros. Para la comunidad científica, entender si hay un vacío en la distribución de masas en este intervalo, y por qué, ha sido un enigma.

 

José Antonio Font, catedrático de Astronomía de la Universitat de València y coordinador del grupo Virgo en València destaca que “la naturaleza del objeto sigue siendo un misterio, puesto que esta observación de ondas gravitatorias por sí mismas no nos permite distinguir si se trata de un agujero negro o de una estrella de neutrones. Hace unos 800 millones de años, el objeto se fusionó con un agujero negro de 23 masas solares y, al hacerlo, generó un agujero negro final de unas 25 veces la masa del Sol. La fusión emitió una intensa ola gravitatoria que los tres instrumentos de la red LIGO-Virgo detectaron el 14 de agosto de 2019”.

 

La señal asociada a esta fusión tan inusual fue claramente detectada con una relación global señal-ruido de 25. Gracias principalmente al retraso entre los tiempos de llegada de la señal en los detectores, es decir, los dos Advanced LIGO en los EE. UU. y el Advanced Virgo en Italia, la red de los 3 detectores fue capaz de localizar el origen de la fuente que generó la ola en unos 19 grados cuadrados.

 

Según el equipo investigador, una de las peculiaridades de este acontecimiento es que la fusión muestra la proporción más inusual registrada hasta la fecha entre masas de un sistema binario, la masa más grande es aproximadamente 9 veces más masiva que la masa menor. Así mismo, explican las razones probables por las cuales este acontecimiento no fue visto en el espectro electromagnético.

 

En primer lugar, este acontecimiento estaba seis veces más lejos que GW170817, cosa que dificulta la detección de cualquier señal electromagnética. En segundo lugar, si la colisión involucró dos agujeros negros, probablemente no hubo ninguna emisión en el espectro electromagnético. En tercer lugar, si el objeto más pequeño del sistema fue, de hecho, una estrella de neutrones, su compañero agujero negro 9 veces más masivo podría habérselo tragado entero; lo cual no produciría ninguna emisión electromagnética.

 

José Antonio Font apunta que “el análisis de la mayoría de señales anunciadas por LIGO y Virgo hasta la fecha ha transcurrido sin grandes sobresaltos puesto que las masas involucradas han facilitado la identificación precisa del tipo de objetos”. Font concluye que “afortunadamente, con GW190814, como también pasó en parte con GW190425, entramos en un terreno donde las conclusiones ya no son tan sencillas. Esta es una señal apasionante al cuestionar nuestras ideas sobre la formación de los objetos compactos. ¡Bienvenida sea!”.

 

La Colaboración Virgo

 

La Colaboración Virgo está compuesta por aproximadamente 550 miembros de 106 instituciones en 12 países diferentes.

 

El Observatorio Gravitatorio Europeo (EGO) alberga el detector Virgo cerca de Pisa, Italia, y está financiado por el Centro Nacional para la Investigación Científica (CNRS) en Francia, el Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN) en Italia, y Nikhef, el Instituto nacional de Física Subatómica en los Países Bajos.

 

Contribución española

 

Cinco grupos en España están contribuyendo a la astronomía de ondas gravitatorias de LIGO-Virgo en áreas que van desde el modelado teórico de las fuentes astrofísicas hasta la mejora de la sensibilidad del detector para los periodos de observación actuales y futuros. Dos grupos, en la Universidad de las Islas Baleares (UIB) y en el Instituto Gallego de Física de Altas Energías (IGFAE) de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), forman parte de la Colaboración Científica LIGO; mientras que la Universitat de València (UV), el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) y la IFAE de Barcelona son miembros de Virgo.

 

La contribución española está financiada por la Agencia Estatal de Investigación, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, a través de los programas AYA y FPN, programas de Excelencia Severo Ochoa y María de Maeztu, programas de financiación de la Unión Europea, Fondo FEDER, fondo social Europeo, Vicepresidencia y Consellería de Innovación, Investigación y Turismo, Consellería de Educación, y Universidades del Gobierno de las Islas Baleares, Consellería de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital de la Generalitat Valenciana, programa CERCA de la Generalitat de Cataluña, y tienen el apoyo de la Red Española de Supercomputación (RES).


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