El proyecto LIGO inicia una nueva búsqueda de ondas gravitacionales

La última campaña, conocida como O4, comenzó el 24 de mayo.

Hace siete años, los investigadores del Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) informaron de la primera detección de ondas gravitacionales. Ahora, la lista de candidatos a ondas gravitacionales asciende a casi 100.

Y los astrónomos confían en que pueden encontrar más de estas ondas en el tejido del espacio-tiempo, que son causadas por la aceleración de objetos masivos, por ejemplo, dos agujeros negros que se acercan en espiral para una fusión cataclísmica.

El 24 de mayo marcó el inicio de Observation Run 4 (O4), el esfuerzo más reciente de la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). Con detectores de ondas gravitacionales recientemente actualizados, los astrónomos esperan que O4 pueda hacer que ver ondas gravitacionales, y los objetos que las producen, sea algo cotidiano.

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"Esperamos pasar de lo que teníamos en nuestra ejecución anterior: una estrella de neutrones cada dos meses, un agujero negro [binario] cada semana o 10 días", dijo Salvatore Vitale, astrofísico del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). , "para obtener un agujero negro binario cada día o dos, obtener una estrella de neutrones cada semana".

Las ondas gravitacionales son un subproducto de la relatividad general, tal como lo imaginó Albert Einstein hace un siglo. La relatividad general sostiene que el espacio y el tiempo son como un tejido. Cada objeto deja una abolladura en ese tejido, que percibimos como gravedad. En ese mundo, las perturbaciones, como la colisión de dos agujeros negros, pueden enviar ondas a través de la tela. Los astrónomos pueden usar detectores basados ​​en láser para detectar esas ondas.

Como sugiere el nombre de LVK, la colaboración es un esfuerzo múltiple, que combina cuatro detectores en tres continentes: los dos detectores de LIGO, uno en Livingston, Luisiana y otro en Hanford, Washington; Virgo en Europa, que se extiende por las llanuras toscanas al sureste de Pisa, Italia; y KAGRA, bajo las montañas del centro de Japón.

Por desgracia, cuando comienza O4, solo el par de LIGO está en pleno funcionamiento. Virgo debe someterse a reparaciones en un espejo dañado y permanecerá desactivado por un tiempo incierto. Mientras tanto, KAGRA observará durante solo un mes antes de desconectarse nuevamente; no ha alcanzado su sensibilidad objetivo y sus operadores esperan reiniciarlo nuevamente a fines de 2024.

Los astrónomos quieren más detectores porque un solo detector de ondas gravitacionales no proporciona detalles sobre la dirección en la que viajan las ondas. Por lo tanto, necesitan múltiples detectores para triangular la fuente de las ondas gravitacionales. Con los cuatro, los astrónomos podrían rastrear una fuente hasta unos pocos grados cuadrados del cielo. Con solo dos detectores, están atrapados en una porción mucho más grande del cielo.

"Va a ser más difícil para nosotros decirles a nuestros amigos con telescopios dónde apuntar su telescopio", dijo Vitale.

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Pero incluso dos detectores podrían cosechar una gran cantidad de ciencia. Con una sensibilidad mejorada, los detectores pueden detectar ondas gravitacionales más débiles o más distantes. Eso significa que los científicos pueden detectar más eventos.

Y con más eventos, esperan comenzar a responder una pregunta inminente: ¿Dónde tendieron a formarse los agujeros negros que están viendo?

Quizás se formaron agujeros negros dentro de las galaxias; quizás se formaron en el exterior, en cúmulos globulares o en galaxias enanas. O, tal vez, son primordiales, habiéndose formado en el espacio puro al comienzo del universo.

"Para responder a esta pregunta, debe tener un gran conjunto de datos", dijo Vitale.

El cronograma actual de LVK exige que O4 funcione durante 18 meses, hasta 2025. Luego, los detectores de ondas gravitacionales se apagarán para realizar actualizaciones y trabajos de ingeniería, y volverán a funcionar alrededor de 2027 para una quinta ejecución de observación más larga.

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Rahul Rao se graduó en el SHERP de la Universidad de Nueva York y es escritor científico independiente, y cubre regularmente temas de física, espacio e infraestructura. Su trabajo ha aparecido en Gizmodo, Popular Science, Inverse, IEEE Spectrum y Continuum. Le gusta viajar en tren por diversión y ha visto todos los episodios supervivientes de Doctor Who. Tiene una maestría en redacción científica del Programa de Informes sobre Ciencias, Salud y Medio Ambiente (SHERP) de la Universidad de Nueva York y obtuvo una licenciatura de la Universidad de Vanderbilt, donde estudió inglés y física.

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