Confirmen la detecció pel LIGO d’ones gravitatòries resultants de la fusió de dos forats negres

Fa un parell de mesos, amb motiu del llençament de l’observatori LISA Pathfinder, parlàvem de la detecció d’ones gravitatòries. Finalment, però, sembla que l’honor de detectar-les per primera vegada recaurà en un observatori terrestre, LIGO. Des de fa un parell de dies, les xarxes anaven plenes sobre la confirmació d’observacions fetes pel LIGO el passat mes de setembre. Finalment, avui s’ha fet pública la comunicació que B. P. Abbott et al. (del LIGO Scientific Collaborations i del Virgo Collaboration) han fet a les planes del Physical Review Letters. La confirmació ha estat saludada com el naixement d’una nova disciplina astronòmica (la gravistronomia), basada en la detecció d’aquestes ones, ja anunciades per Albert Einstein fa més de cent anys. El senyal detectat es correspon a una fusió de dos forats negres.

L’espectre de les ones gravitacionals. El senyal detectat pel LIGO el passat 14 de setembre es correspon a la franja de 35-250 Hz, és a la dir a la banda dreta de l’esquema

Un observatori d’ones gravitacionals basat en la interferometria làser

Els observatoris d’ones gravitacionals es basen en la interferometria làser. Concretament, el LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) va nàixer el 1992, com una col·laboració entre Caltech (Kip Thorne i Ronald Drever) i el MIT (Rainer Weiss) a la que se sumaren molts altres centres. El LIGO Scientific Collaboration és integrat per 900 científics, i treballa en connexió amb el projecte Virgo, que té el seu observatori a Pisa. Els principals interferòmetres de LIGO són a Hanford (Washington) i a Livingston (Louisiana).

Aquests interferòmetres són hereus de l’interferòmetre d’Albert Abraham Michelson (1852-1931), conegut especialment per l’experiment realitzat en el 1887 per a la detecció del moviment de la Terra per l’èter luminífer. Els resultats negatius d’aquell experiment foren la base de la teoria especial de la relativitat (1905) i de la teoria general de la relativitat (1915). La teoria newtoniana de la gravitació suposava que la interacció gravitatòria es propaga de manera immediata (a velocitat infinita). Ja en el 1916, Einstein enunciava les ones gravitacionals. Ara, cent anys després, tenim la primera detecció directa.

Detecció del senyal

El 14 de setembre del 2015, a les 09:50:45UTC, els dos detectors del LIGO, el de Hanford i el de Livingston, captaren un senyal d’ona gravitatoria. El senyal creixia en freqüència des de 35 Hz a 250 Hz, i assolí una amplitud màxima de 1,0·10-21.

El perfil del senyal encaixava amb el que la teoria de la relativitat general prediu per a una fusió d’un sistema binari de forats negres en un únic cos. Tenint present el soroll de fons, la taxa d’una falsa alarma en senyals d’aquests magnitud seria d’1 cada 203.000 anys, la qual cosa fa que la probabilitat d’un fals positiu sigui ben reduïda (sigma de 5,1).

La font

D’acord amb una estimació de desplaçament al vermell de 0,09 (0,06-0,13), hom pot calcular la distància de l’objecte en 410 Mpc (230-590), és a dir uns 1,27·1025 m.

El sistema binari consistia en dos forats negres, de 36 i 29 masses solars. El forat negre resultant de la fusió seria de 62 masses solars, amb 3 masses solars radiades en forma d’ona gravitacional.

La gravistronomia

Fet i fet, aquesta no és únicament la primera detecció directa d’ones gravitacionals. També és la primera observació de la fusió d’un sistema consistent en dos forats negres unistel·lars. D’aquesta manera, la detecció de senyals d’ona gravitacional ens pot donar informació de processos astrofísics altrament indetectables.



Aquesta entrada ha esta publicada en 1. L'Univers. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *