Segunda detección de ondas gravitacionales

En febrero de este año el Observatorio por Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales (LIGO), en Estados Unidos, anunció que había conseguido detectar por primera vez ondas gravitacionales, distorsiones en el espacio-tiempo predichas por Einstein. La señal, denominada GW150914, se registró el 14 de septiembre de 2015 en los dos detectores gemelos que tiene este observatorio en Livingston (Louisiana) y Hanford (Washington). Su origen estaba en la fusión de dos lejanos agujeros negros, según los científicos.

Ahora, los miembros de LIGO informan de que el año pasado también hicieron otra observación de ondas gravitacionales producidas por la colisión y unión de otro par de agujeros negros (con 14 y 8 veces la masa del Sol), que acabaron formando uno solo de unas 21 masas solares. Durante la fusión, una cantidad de energía más o menos equivalente a la masa de nuestra estrella se convirtió en ondas gravitacionales.

Esta segunda señal de ondas gravitacionales se llama GW151226, llegó el 26 de diciembre del 2015 y es fruto de la colisión y fusión de dos agujeros negros

La nueva señal, llamada GW151226, llegó a los detectores el 26 de diciembre del 2015 y se midió 1,1 milisegundos antes en el detector de Livingston que en el de Hanford. Esto ofrece una idea aproximada de la posición de la fuente en el cielo, que los expertos sitúan a 1.400 millones de años luz de distancia.

"Es muy significativo que estos agujeros negros fuesen mucho menos masivos que los de la primera detección (cuyas masas eran 36 y 29 veces la del Sol)", dice Gabriela González, portavoz de la colaboración científica LIGO y profesora de física y astronomía en la Universidad del Estado de Louisiana (EEUU).

"Debido a sus masas más ligeras, se pasaron más tiempo –alrededor de un segundo– en la banda sensible de los detectores”, añade la investigadora, quien destaca: “Es un comienzo prometedor para el estudio de las poblaciones de los agujeros negros en nuestro universo".

Los descubridores también subrayan que GW151226 es la segunda observación confirmada de una fusión de agujeros negros y, junto con GW150914, “marca el inicio de la astronomía de ondas gravitacionales como un nuevo medio revolucionario para explorar nuevas fronteras de nuestro universo, especialmente de sus eventos más oscuros y energéticos".

"Con la detección de dos eventos fuertes en los cuatro meses de nuestro primer periodo de observación, podemos empezar a hacer predicciones acerca de la frecuencia con la que podríamos estar escuchando las ondas gravitacionales en el futuro", apunta Albert Lazzarini, director adjunto de LIGO desde el instituto Caltech.

La astronomía de ondas gravitacionales es un nuevo medio revolucionario para explorar el universo

Las ondas gravitacionales producidas por objetos como el par de agujeros negros estiran y comprimen el espacio-tiempo a medida que se propagan a través del universo. Este efecto de estiramiento y compresión, muy atenuado ya cuando llegó a la Tierra, es el que registraron los avanzados y sensibles detectores, llamados Advanced-LIGO por ser una versión mejorada de los de primera generación.

La señal GW151226 fue identificada a tan solo 70 segundos de su llegada a la Tierra con algoritmos matemáticos. Aproximadamente un minuto después, se tenían las primeras indicaciones sobre su origen gracias a una técnica conocida como filtrado adaptado, donde se comparan los datos con predicciones de señales gravitacionales para encontrar la que coincide mejor.

En este caso, el filtrado adaptado fue esencial tanto para la detección como para el posterior análisis de GW151226, debido a su menor intensidad respecto a GW150914 y porque es difícil de ver a simple vista.

El desarrollo de catálogos precisos de formas de onda basados en la relatividad general, imprescindibles para estudiar las fusiones de agujeros negros, es una de las actividades principales del Grupo de Relatividad y Gravitación (GRG), liderado por la investigadora Alicia Sintes desde la Universidad de las Islas Baleares, participante en el estudio.

Además, las fórmulas de este equipo son utilizadas para generar los cientos de miles de patrones de onda utilizados en el análisis de los datos de LIGO. Para calibrar estos patrones se usan simulaciones numéricas, generadas con la ayuda de la infraestructura computacional europea (PRACE) y de la Red Española de Supercomputación.

El profesor Sascha Husa, miembro del GRG, ha tenido acceso al MareNostrum, el supercomputador más potente de España del Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), que ha sido esencial para el desarrollo de estos catálogos. Tanto Sascha Husa como Sintes forman parte del Consejo de LIGO y han participado, junto con otros miembros del grupo de la UIB, en los artículos de estos descubrimientos.

La señal fue identificada a tan solo 70 segundos de su llegada a la Tierra

Los observatorios LIGO están financiados por la National Science Foundation (NSF) de EEUU. Fueron concebidos, construidos y actualmente son operados por los institutos Caltech y MIT. El nuevo hallazgo, aceptado para su publicación en la revista Physical Review Letters, fue realizado por toda la colaboración científica LIGO (que incluye la colaboración británico-alemana GEO y el Australian Consortium for Interferometric Gravitational Astronomy), junto a la colaboración Virgo, otro detector de ondas gravitacionales situado en Pisa (Italia).

La investigación la llevan a cabo más de 1.000 científicos de EEUU y otros 14 países. Además, más de 90 universidades y centros de investigación desarrollan tecnología para el detector y analizan los datos. El próximo periodo de observación con Advanced-LIGO tendrá lugar este otoño, cuando se habrán introducido nuevas mejoras en la sensibilidad de los detectores para alcanzar un volumen de universo hasta dos veces mayor que el actual.