Los agujeros negros son lo único que sabemos que son lo suficientemente compactos como para explicar la forma de onda gravitacional. El razonamiento está debajo de esta hermosa forma de onda (de [1]):
Este razonamiento se presenta en el encantador documento de detección. [2]
- ¿Qué pasaría si un agujero negro se acercara al borde de la nube?
- Un agujero negro emite radiación de Hawking. Del mismo modo, ¿podría un objeto que viaja muy rápido exceder la velocidad de la luz con el mismo principio?
- ¿Hay un agujero negro en el centro de la Vía Láctea?
- ¿Qué es un agujero negro y cómo se forman?
- ¿Cuál es la edad de un agujero negro?
Desde la forma de onda, puede leer la frecuencia y la rapidez con que cambia la frecuencia (la derivada de frecuencia). Estos se pueden combinar para estimar la masa total, que es al menos 70 veces la masa del sol [3].
En su pico, la frecuencia es de aproximadamente 150 Hz. La forma de onda gravitacional es en realidad el doble de la frecuencia de la órbita, por lo que dos objetos orbitan entre sí a una frecuencia de 75 veces por segundo. Solo de la ley de Kepler, esto implica una separación de unos 350 km (la relatividad general lo corregirá un poco).
Ahora, de vuelta a 70 masas solares. La suma de los dos radios de Schwarzschild para los dos objetos es [matemática] 2GM / c ^ 2 [/ matemática], que es de aproximadamente 210 km. ¡Esto es casi lo mismo que la separación anterior!
Nada más de lo que sabemos en el universo es tan compacto que podría orbitar tan cerca. La única posibilidad es dos agujeros negros.
[3] Ese número está “en el marco del detector”: la forma de onda se ha desplazado al rojo debido a la expansión cosmológica, por lo que es más lenta que la forma de onda emitida. Una vez que tenga en cuenta esta corrección de desplazamiento al rojo, la masa total es solo aproximadamente 65 veces la masa del sol.
Notas al pie
[1] Propiedades de la fusión binaria de agujeros negros GW150914
[2] Observación de ondas gravitacionales de una fusión binaria de agujeros negros
