Investigadores de la Facultad de Ciencias e Ingeniería de Twin Cities de la Universidad de Minnesota codirigieron un nuevo estudio realizado por un equipo internacional que mejorará la detección de ondas gravitacionales: ondulaciones en el espacio y el tiempo.
La investigación tiene como objetivo enviar alertas a astrónomos y astrofísicos dentro de los 30 segundos posteriores a la detección, ayudando a mejorar la comprensión de las estrellas de neutrones y los agujeros negros y de cómo se producen los elementos pesados, incluidos el oro y el uranio.
El artículo, titulado «Productos de alerta de ondas gravitacionales de baja latencia y su desempeño en el momento de la cuarta ejecución de observación LIGO-Virgo-KAGRA», se publicó recientemente en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
Las ondas gravitacionales interactúan con el espacio-tiempo comprimiéndolo en una dirección mientras lo estiran en la dirección perpendicular. Por este motivo, los detectores de ondas gravitacionales de última generación tienen forma de L y miden las longitudes relativas del láser mediante interferometría, un método de medición que analiza los patrones de interferencia producidos por la combinación de dos fuentes de luz.
Detectar ondas gravitacionales requiere medir la longitud del láser con medidas precisas: equivalente a medir la distancia a la estrella más cercana, a unos cuatro años luz de distancia, hasta el ancho de un cabello humano.
Esta investigación es parte de la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), una red de interferómetros de ondas gravitacionales en todo el mundo.
En la última campaña de simulación, se utilizaron datos de períodos de observación anteriores y se agregaron señales de ondas gravitacionales simuladas para mostrar el rendimiento del software y las actualizaciones de los equipos. El software puede detectar la forma de las señales, rastrear cómo se comporta la señal y estimar qué masas están incluidas en el evento, como estrellas de neutrones o agujeros negros. Las estrellas de neutrones son las estrellas más pequeñas y densas que se conocen y se forman cuando estrellas masivas explotan en supernovas.
Una vez que este software detecta una señal de onda gravitacional, envía alertas a los suscriptores, que generalmente incluyen astrónomos o astrofísicos, para comunicar dónde se encontraba la señal en el cielo. Con las actualizaciones en este período de observación, los científicos pueden enviar alertas más rápido, menos de 30 segundos, después de la detección de una onda gravitacional.
«Con este software, podemos detectar la onda gravitacional de las colisiones de estrellas de neutrones que normalmente es demasiado débil para verla a menos que sepamos exactamente dónde mirar», dijo Andrew Toivonen, Ph.D. estudiante de la Facultad de Física y Astronomía de Twin Cities de la Universidad de Minnesota.
«La detección de las ondas gravitacionales en primer lugar ayudará a localizar la colisión y ayudará a los astrónomos y astrofísicos a completar más investigaciones».
Los astrónomos y astrofísicos podrían utilizar esta información para comprender cómo se comportan las estrellas de neutrones, estudiar las reacciones nucleares entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros que chocan y cómo se producen los elementos pesados, incluidos el oro y el uranio.
Esta es la cuarta ejecución de observación utilizando el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO), y observará hasta febrero de 2025. Entre los últimos tres períodos de observación, los científicos han realizado mejoras en la detección de señales. Una vez finalizada esta serie de observación, los investigadores seguirán analizando los datos y realizando más mejoras con el objetivo de enviar alertas aún más rápido.
El artículo multiinstitucional incluyó a Michael Coughlin, profesor asistente de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota, además de Toivonen.
Con información Proceedings of the National Academy of Sciences (2024)
