Las ondas gravitacionales son “ondas” en el espacio-tiempo producidas por algunos de los eventos más violentos en el cosmos, como las colisiones y fusiones de estrellas compactas masivas. Einstein predijo su existencia en 1916, cuando demostró que acelerar objetos masivos sacudiría tanto el espacio-tiempo que las ondas de espacio distorsionado se irradiarían desde la fuente. Estas ondas viajan a la velocidad de la luz a través del Universo, llevando consigo información sobre sus orígenes cataclísmicos, así como pistas invaluables sobre la naturaleza de la gravedad misma.
Figura 1: Basado en las señales observadas, los científicos de LIGO estiman que los agujeros negros para este evento fueron aproximadamente 29 y 36 veces la masa del sol, y el evento tuvo lugar hace 1.300 millones de años. Aproximadamente 3 veces la masa del sol se convirtió en ondas gravitacionales en una fracción de segundo, con una salida de potencia máxima de aproximadamente 50 veces la del universo visible completo.
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La Figura 2 (a continuación) presenta los resultados clave de estos análisis detallados, todos los cuales apuntan firmemente a que GW150914 (nombre de la señal observada por LIGO, “ GW” = Onda gravitacional y “150914” = 15 de septiembre de 2014) se produce por la fusión de dos agujeros negros
s. La parte central de la figura muestra nuestra reconstrucción de la tensión de la onda gravitacional, como se ve por el detector de Hanford. Tenga en cuenta, en particular, el acuerdo impresionante entre este patrón (que se muestra en gris) y (que se muestra en rojo) una forma de onda para dos agujeros negros coalescentes consistentes con nuestros datos, calculados utilizando la relatividad general.
Las imágenes de los horizontes de los agujeros negros en varias etapas de este cálculo se muestran en la parte superior de la figura: la inspiral , cuando los dos agujeros negros se acercan entre sí; la fusión a medida que los agujeros negros se unen y la posterior anulación , ya que el único agujero negro que se ha formado recientemente oscila brevemente antes de establecerse.
La comparación de los datos de deformación con las predicciones teóricas nos permite probar si la relatividad general es capaz de describir completamente el evento. Pasa esta prueba con gran éxito: todas nuestras observaciones son consistentes con las predicciones de la relatividad general. También podemos usar los datos para estimar las características físicas específicas del sistema que produjo GW150914, incluidas las masas de sus dos agujeros negros antes del fusión, la masa del agujero negro posterior a la fusión y la distancia del evento.
Figura 2: Algunos resultados clave de nuestro análisis de GW150914, comparando la tensión de onda gravitacional reconstruida (como se ve por H1 en Hanford) con las predicciones de la forma de onda de mejor coincidencia calculada a partir de la relatividad general, en las tres etapas del evento: inspiral , fusión y ringdown. También se muestran la separación y la velocidad de los agujeros negros, y cómo cambian a medida que se desarrolla el evento de fusión.
Este gráfico implica que los dos componentes estaban separados por unos pocos cientos de kilómetros justo antes de fusionarse, es decir. cuando la frecuencia de la onda gravitacional era de aproximadamente 150 Hz. Los agujeros negros son los únicos objetos conocidos lo suficientemente compactos como para acercarse sin fusionarse. Según nuestra masa total estimada para los dos componentes, un par de estrellas de neutrones no sería lo suficientemente masivo, y un par de estrellas de neutrones de agujero negro ya se habría fusionado a una frecuencia inferior a 150 Hz.
