¿Por qué es tan importante el anuncio de LIGO sobre la detección exitosa de ondas gravitacionales? ¿Cuáles son las consecuencias?

Ahora se espera que la primera detección directa de ondas gravitacionales sea anunciada el 11 de febrero por el Observatorio avanzado de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO). Utilizando los detectores gemelos gigantes de LIGO, uno en Livingston, Louisiana, y el otro en Hanford, Washington, se dice que los investigadores han medido ondas en el espacio-tiempo producidas por una colisión entre dos agujeros negros.

Tal anuncio reivindicaría la predicción de Albert Einstein de las ondas gravitacionales, que hizo hace casi exactamente 100 años como parte de su teoría general de la relatividad, pero también tendría mucha más importancia. Como vibraciones en la estructura del espacio-tiempo, las ondas gravitacionales a menudo se comparan con el sonido, e incluso se han convertido en fragmentos de sonido. En efecto, los telescopios de ondas gravitacionales permiten a los científicos “escuchar” fenómenos al mismo tiempo que los telescopios basados ​​en luz los “ven”. (Ya, los miembros de LIGO y su homólogo más pequeño Virgo en Pisa, Italia, han establecido un sistema para alertar a las comunidades que trabajan en otros tipos de telescopios).

Cuando LIGO luchó para obtener fondos del gobierno de Estados Unidos a principios de la década de 1990, sus principales opositores en las audiencias del Congreso eran astrónomos. “La opinión general era que LIGO no tenía mucho que ver con la astronomía”, dice Clifford Will, un teórico de la relatividad general de la Universidad de Florida en Gainesville y uno de los primeros partidarios de LIGO. Pero las cosas han cambiado ahora, dice.

Bienvenido al campo de la astronomía de ondas gravitacionales: echamos un vistazo a las preguntas y los fenómenos que puede explorar.

¿Existen realmente los agujeros negros?

Se rumorea que la señal que LIGO anunciará el jueves fue producida por dos agujeros negros fusionados. Tales eventos son los más enérgicos conocidos; El poder de las ondas gravitacionales que emiten puede rivalizar brevemente con el de todas las estrellas combinadas en el Universo observable. Las fusiones de agujeros negros también se encuentran entre las señales de ondas gravitacionales más limpias para interpretar.

Una fusión de agujeros negros ocurre cuando dos agujeros negros comienzan a girar en espiral uno hacia el otro, irradiando energía como ondas gravitacionales. Estas ondas deben tener un sonido característico llamado chirrido, que puede usarse para medir las masas de los dos objetos. A continuación, los agujeros negros realmente se fusionan. “Es como si hubiera dos burbujas de jabón tan cerca que forman una burbuja. Inicialmente, la burbuja más grande se deforma “, dice Thibault Damour, un teórico de la gravedad en el Instituto de Estudios Científicos Avanzados cerca de París. El agujero negro único resultante se asentará en una forma perfectamente esférica, pero primero se predice que irradiará ondas gravitacionales en un patrón llamado anillo de llamada.

Una de las consecuencias científicas más importantes de detectar una fusión de agujeros negros sería la confirmación de que los agujeros negros realmente existen, al menos como los objetos perfectamente redondos hechos de espacio-tiempo puro, vacío y deformado que predice la relatividad general. Otra sería que las fusiones procedan según lo previsto. Los astrónomos ya tienen muchas pruebas circunstanciales de estos fenómenos, pero hasta ahora provienen de observaciones de las estrellas y gas sobrecalentado que orbitan los agujeros negros, no de los agujeros negros en sí.

“La comunidad científica, incluyéndome a mí, se ha vuelto muy descortés con respecto a los agujeros negros. Los hemos dado por sentados ”, dice Frans Pretorius, especialista en simulaciones de relatividad general en la Universidad de Princeton en Nueva Jersey. “Pero si piensas en lo asombrosa que es una predicción, realmente necesitamos evidencia sorprendente”.

¿Las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz?

Cuando los científicos comienzan a comparar las observaciones de LIGO con las de otros tipos de telescopios, una de las primeras cosas que verificarán es si las señales llegan al mismo tiempo. Los físicos plantean la hipótesis de que la gravedad se transmite por partículas llamadas gravitones, el análogo gravitacional de los fotones. Si, como los fotones, estas partículas no tienen masa, entonces las ondas gravitacionales viajarían a la velocidad de la luz, igualando la predicción de la velocidad de las ondas gravitacionales en la relatividad general clásica. (Su velocidad puede verse afectada por la expansión acelerada del Universo, pero eso debería manifestarse solo a distancias mucho mayores de lo que LIGO puede sondear).

Pero es posible que los gravitones tengan una ligera masa, lo que significaría que las ondas gravitacionales viajarían a menos de la velocidad de la luz. Entonces, si, por ejemplo, LIGO y Virgo detectaran ondas gravitacionales de un evento cósmico, y descubrieran que las ondas tardaron un poco más en llegar a la Tierra que la explosión asociada de rayos γ detectada por un telescopio más convencional, eso podría tener consecuencias trascendentales para la física fundamental

¿El espacio-tiempo está hecho de cuerdas cósmicas?

Una simulación de cuerdas cósmicas.

Mark Hindmarsh / Universidad de Sussex.

Un descubrimiento aún más extraño ocurriría si se detectaran explosiones de ondas gravitacionales provenientes de ‘cadenas cósmicas’. Estos defectos hipotéticos en la curvatura del espacio-tiempo, que pueden o no estar relacionados con la teoría de cuerdas, serían infinitamente delgados pero se extenderían a través de distancias cósmicas. Los investigadores han pronosticado que las cadenas cósmicas, si existen, pueden desarrollar torceduras ocasionalmente; Si una cuerda se rompiera, de repente liberaría una explosión de ondas gravitacionales, que los detectores como LIGO y Virgo podrían medir.

¿Son resistentes las estrellas de neutrones?

Las estrellas de neutrones son los restos de estrellas más grandes que colapsaron bajo su propio peso, volviéndose tan densas que empujaron a sus electrones y protones constituyentes a fusionarse en neutrones. Su física extrema es poco conocida, pero las ondas gravitacionales podrían proporcionar ideas únicas. Por ejemplo, la gravedad intensa en su superficie tiende a hacer que las estrellas de neutrones sean casi perfectamente esféricas. Pero algunos investigadores han teorizado que todavía podría haber ‘montañas’, como máximo unos pocos milímetros de altura, que hacen que estos objetos densos, ellos mismos de unos 10 kilómetros de diámetro, sean ligeramente asimétricos. Las estrellas de neutrones generalmente giran muy rápidamente, por lo que la distribución asimétrica de la masa deformaría el espacio-tiempo y produciría una señal de onda gravitacional continua en forma de onda sinusoidal, que irradiaría energía y ralentizaría el giro de la estrella.

Los pares de estrellas de neutrones que orbitan entre sí también producirían una señal continua. Al igual que los agujeros negros, las estrellas se unen en espiral y eventualmente se fusionan, a veces produciendo un sonido audible. Pero sus instantes finales diferirían dramáticamente de los de los agujeros negros. “Usted tiene un zoológico de posibilidades, dependiendo de las masas y cuánta presión puede ejercer la materia densa en neutrones”, dice Pretorius. Por ejemplo, la estrella fusionada resultante podría ser una gran estrella de neutrones, o podría colapsar inmediatamente y convertirse en un agujero negro.

¿Qué hace explotar las estrellas?

Los agujeros negros y las estrellas de neutrones se forman cuando las estrellas masivas dejan de brillar y colapsan sobre sí mismas. Los astrofísicos piensan que este proceso es lo que impulsa un tipo común de explosión de supernova, conocido como Tipo II. Las simulaciones de tales supernovas aún no han explicado claramente qué las enciende, pero escuchar las explosiones de ondas gravitacionales que se espera que produzca una supernova real podría ayudar a proporcionar una respuesta. Dependiendo de cómo se vean las formas de onda de las explosiones, qué tan fuertes son las explosiones, qué tan frecuentes son y cómo se correlacionan con las supernovas como se ve con los telescopios electromagnéticos, los datos podrían ayudar a validar o descartar varios modelos existentes.

¿Qué tan rápido se está expandiendo el Universo?

La expansión del Universo significa que los objetos distantes que se alejan de nuestra galaxia se ven más rojos de lo que realmente son, porque la luz que emiten se extiende a medida que viaja. Los cosmólogos estiman la tasa de expansión del Universo comparando este desplazamiento al rojo de las galaxias con lo lejos que están las galaxias de nosotros. Pero esa distancia generalmente se mide a partir del brillo de las supernovas ‘Tipo Ia’, una técnica que deja grandes incertidumbres.

Si varios detectores de ondas gravitacionales en todo el mundo detectan señales de la misma fusión de estrella de neutrones, juntos podrán proporcionar una estimación del volumen absoluto de la señal, que revelará qué tan lejos se produjo la fusión. También podrán estimar la dirección de donde vino; Los astrónomos podrían deducir qué galaxia fue la sede de la fusión. La comparación del desplazamiento al rojo de esa galaxia con la distancia de la fusión medida por el volumen de las ondas gravitacionales podría proporcionar una estimación independiente de la tasa de expansión cósmica, posiblemente más precisa que los métodos actuales.

Este artículo se reproduce con permiso y se publicó por primera vez el 9 de febrero de 2016.

Las ondas gravitacionales marcarán el comienzo de una nueva era en astronomía. La mayor parte de la astronomía realizada en el pasado se ha basado en diferentes formas de radiación electromagnética (luz visible, ondas de radio, rayos X, etc.), pero las ondas electromagnéticas se reflejan y absorben fácilmente por cualquier asunto que pueda estar entre su fuente y nosotros. . Incluso cuando se observa la luz del universo, a menudo se transforma durante su viaje a través del universo. Por ejemplo, cuando la luz atraviesa nubes de gas o la atmósfera de la Tierra, ciertos componentes de la luz serán absorbidos y no podrán observarse.

Las ondas gravitacionales cambiarán la astronomía porque el universo es casi transparente para ellos: la materia que interviene y los campos gravitacionales no absorben ni reflejan las ondas gravitacionales en ningún grado significativo. Los humanos podrán observar objetos astrofísicos que de otro modo se habrían ocultado, así como los mecanismos internos de los fenómenos que no producen luz. Por ejemplo, si las ondas gravitacionales estocásticas son realmente de los primeros momentos después del Big Bang, entonces no solo observaremos más atrás en la historia del universo que nunca antes, sino que también veremos estas señales tal como estaban cuando fueron producidos originalmente.

La física que entró en la creación de una onda gravitacional está codificada en la onda misma. Para extraer esta información, los detectores de ondas gravitacionales actuarán de manera muy parecida a las radios: así como las radios extraen la música codificada en las ondas de radio que reciben, LIGO recibirá ondas gravitacionales que luego serán decodificadas para extraer información sobre su origen físico. En este sentido, LIGO es realmente un observatorio, a pesar de que no alberga telescopios tradicionales. Sin embargo, el análisis de datos que se requiere para buscar ondas gravitacionales es mucho mayor que el asociado con los telescopios ópticos tradicionales, por lo que la detección en tiempo real de ondas gravitacionales generalmente no será posible. Por lo tanto, LIGO crea un historial registrado de los datos del detector. Esto proporciona una ventaja al cooperar con los observatorios tradicionales, porque LIGO tiene una función de ‘rebobinado’ que los telescopios no tienen. Considere una supernova que solo se observa después del inicio inicial de la explosión. Los investigadores de LIGO pueden revisar los datos para buscar ondas gravitacionales alrededor de la hora de inicio de la supernova.

La astronomía de ondas gravitacionales ayudará a explorar algunas de las grandes preguntas en física: ¿Cómo se forman los agujeros negros ? ¿Es la relatividad general la descripción correcta de la gravedad? ¿Cómo actúa la materia bajo los extremos de temperatura y presión en las estrellas de neutrones y las supernovas?

Creo que no se puede explicar mejor que el equipo de LIGO lo ha explicado en su sitio web. Fuente: La ciencia de la investigación LSC

Aunque ha habido pruebas convincentes de la emisión de ondas gravitacionales (que datan de la década de 1970), nunca antes se habían detectado directamente. El trabajo previo de Taylor y Hulse demostró que existían y que obedecían las ecuaciones de la relatividad general, pero el doble púlsar solo mostró que se emitieron; No es que puedan ser detectados.

Nos dan una nueva forma de observar el universo. A diferencia de la luz (incluida la ultravioleta y la infrarroja), pasan a través de la mayoría de la materia, sin cambios, y eso nos permite ver claramente las regiones de la galaxia que normalmente están oscurecidas. También se crean por fenómenos que no emiten necesariamente otras señales fuertes, como la colisión de objetos masivos como los agujeros negros y las estrellas de neutrones.

El verdadero significado es que, después de más de 46 años de esfuerzo (Weber informó por primera vez una detección de ondas gravitacionales en 1968, un resultado que resultó ser incorrecto), finalmente tenemos una ventana de gravedad para mirar nuestra galaxia. La mayor emoción vendrá cuando LIGO descubra algo inesperado. Quizás ya lo haya hecho; El descubrimiento de dos objetos en colisión, uno de los cuales creemos que era un agujero negro, tan pronto después de que LIGO se encendió para mejorar su sensibilidad, puede indicar que hay más objetos de los que habíamos sospechado anteriormente.

Para otros aspectos de este descubrimiento, vea la respuesta de Richard Muller a ¿Qué significa la detección de ondas gravitacionales para la física?

Sí, es muy importante para nosotros porque podemos usar ondas gravitacionales como herramientas para estudiar los objetos más misteriosos y exóticos del universo.

“Einstein estaría radiante, ¿no?”, Dijo el Director de NSF France Cordova.

LIGO sobrevivió años de agitación administrativa y financiera, y finalmente comenzó a operar en 2002. Durante la primera carrera de observación, que duró hasta 2010, el universo se negó a cooperar. LIGO no detectó nada.

Luego vino una importante actualización de los detectores. LIGO se volvió más sensible. El 14 de septiembre, en la oscuridad anterior al amanecer, LIGO escuchó algo: una señal clara y convincente de dos agujeros negros fusionándose.

Una vista panorámica del área de equipos de vacío y láser de LIGO Hanford, que alberga el láser preestabilizado, el divisor de haz, las masas de prueba de entrada y otros equipos.

Estos agujeros negros tenían aproximadamente el diámetro de una gran metrópoli. Se orbitaron entre sí a un ritmo vertiginoso al final, acelerando a unas 75 órbitas por segundo, deformando el espacio a su alrededor como una licuadora al infinito, hasta que finalmente los dos agujeros negros se convirtieron en uno.

El patrón de las ondas gravitacionales resultantes coincidió con lo que los científicos esperaban en base a las ecuaciones de relatividad de Einstein. Los físicos sabían, a partir de cálculos de supercomputadoras y modelos teóricos, cómo deberían ser las ondas gravitacionales de la fusión de agujeros negros, con una frecuencia ascendente, que culmina en ese chirrido, seguido de un “anillo hacia abajo” a medida que las ondas se estabilizan.

González reveló imágenes de las ondas captadas por los dos detectores y luego reprodujo una versión de audio de la misma señal.
Óptica de reciclaje de energía 2. (LIGO)

No hay una consecuencia obvia e inmediata de este experimento de física, pero los científicos dicen que esto abre una nueva ventana al universo . Hasta ahora, la astronomía ha sido casi exclusivamente una empresa visual: los científicos han dependido de la luz, visible y de otro tipo, para observar el cosmos.

Pero ahora también se pueden usar ondas gravitacionales. Potencialmente, podrían realizar un censo de fusiones de agujeros negros , detectar las colisiones de estrellas de neutrones ultradensas , investigar la dinámica interna de las estrellas en explosión y descubrir teóricas “cadenas cósmicas” sobrantes del big bang .

Las ondas gravitacionales son las ondas en el estanque del espacio-tiempo. La gravedad de los objetos grandes deforma el espacio y el tiempo, o “espacio-tiempo” como lo llaman los físicos, la forma en que una bola de boliche cambia la forma de un trampolín a medida que rueda sobre ella. Como resultado, los objetos más pequeños se moverán de manera diferente, como canicas en espiral hacia una abolladura del tamaño de una bola de boliche en un trampolín en lugar de sentarse en una superficie plana.

Estas ondas serán particularmente útiles para estudiar los agujeros negros (cuya existencia fue implicada por primera vez por la teoría de Einstein) y otros objetos oscuros, porque les darán a los científicos un faro brillante para buscar incluso cuando los objetos no emiten luz real. Mapear la abundancia de agujeros negros y la frecuencia de sus fusiones podría ser mucho más fácil.

Como pasan a través de la materia sin interactuar con ella, las ondas gravitacionales llegarían a la Tierra llevando información no distorsionada sobre su origen . También podrían mejorar los métodos para estimar las distancias a otras galaxias .

De la predicción a la realidad: una historia de la búsqueda de ondas gravitacionales

  • 1915 – Albert Einstein publica la teoría general de la relatividad, explica la gravedad como la deformación del espacio-tiempo por masa o energía
  • 1916 – Einstein predice que los objetos masivos que giran de cierta manera causarán ondas espacio-temporales: ondas gravitacionales
  • 1936 – Einstein tiene dudas y argumenta en un manuscrito que las ondas no existen, hasta que el crítico señala un error
  • 1962 – Los físicos rusos ME Gertsenshtein y VI Pustovoit publican un método óptico de bosquejo en papel para detectar gravitacional
  • olas, sin previo aviso
  • 1969 – El físico Joseph Weber afirma que la detección de ondas gravitacionales utiliza cilindros de aluminio masivos; los esfuerzos de replicación fallan
  • 1972 – Rainer Weiss, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge, propone independientemente un método óptico para detectar ondas
  • 1974 – Los astrónomos descubren un púlsar en órbita alrededor de una estrella de neutrones que parece estar disminuyendo debido a la radiación gravitacional, un trabajo que luego les valió un Premio Nobel
  • 1979 – La National Science Foundation (NSF) financia el Instituto de Tecnología de California en Pasadena y el MIT para desarrollar el diseño para LIGO
  • 1990 – NSF acuerda financiar un experimento LIGO de $ 250 millones
  • 1992 – Sitios en Washington y Louisiana seleccionados para las instalaciones de LIGO; la construcción comienza 2 años después
  • 1995 – Comienza la construcción del detector de ondas gravitacionales GEO600 en Alemania, que se asocia con LIGO y comienza a tomar datos en 2002
  • 1996 – Comienza la construcción del detector de ondas gravitacionales VIRGO en Italia, que comienza a tomar datos en 2007
  • 2002–2010 – Ejecuciones de LIGO inicial, sin detección de ondas gravitacionales
  • 2007 – Los equipos LIGO y VIRGO acuerdan compartir datos, formando una red global única de detectores de ondas gravitacionales
  • 2010–2015: actualización de $ 205 millones de detectores LIGO
  • 2015 – Advanced LIGO comienza la detección inicial en septiembre
  • 2016 – El 11 de febrero, el equipo de NSF y LIGO anuncia la detección exitosa de ondas gravitacionales.

No es solo que el primer anuncio comenzó la era de las observaciones de ondas gravitacionales con una fusión de agujeros negros. No es solo lo que se puede observar con nuestros instrumentos actuales, incluida la primera observación más reciente de una fusión de estrellas de neutrones, o posibles observaciones futuras de una fusión de estrellas de neutrones con agujeros negros o una supernova cercana.

Es que los instrumentos continuarán mejorando a pasos agigantados en cada nueva generación, como lo han hecho los telescopios durante más de cuatro siglos, de unos diez centímetros a diez metros, con un telescopio de 40 metros planeado ahora. Ese es un factor de 4.000 en apertura y, por lo tanto, poder de resolución, y 16 millones en área y, por lo tanto, sensibilidad a objetos más distantes.

Ahora podemos detectar los últimos segundos de inspiración del agujero negro o pares de estrellas de neutrones. Esperamos que varios observatorios futuros de ondas gravitacionales basadas en el espacio los observen durante minutos, horas, días, meses, incluso años antes de que se fusionen, lo que nos brinda pruebas mucho más potentes de relatividad general y mucha más capacidad para tener telescopios listos para cualquier posible electromagnético. emisiones, como los rayos gamma del oro radiactivo y otros metales pesados ​​producidos por colisiones de estrellas de neutrones.

También nos encantaría detectar ondas gravitacionales reliquias del período Big Bang.

Para los eventos raros dentro de la Vía Láctea y sus galaxias satélite más pequeñas, también podemos observar las emisiones de neutrinos y antineutrinos con detectores y telescopios cada vez más sensibles y direccionales. SN1987a en la Gran Nube de Magallanes fue la primera y hasta ahora la única supernova que se detectó en los antineutrinos.

En algún momento, las observaciones de las fusiones de estrellas de neutrones nos permitirán medir el límite de masa superior en las estrellas de neutrones (o tal vez las estrellas de quark), que también es el límite inferior en los agujeros negros, el límite de Tolman-Oppenheimer-Volkhov. Eso nos dirá mucho sobre los neutrones y la posible materia de quark que no conocemos ahora.

Si somos realmente afortunados, observaremos algo que no tiene sentido de acuerdo con la Relatividad General y el Modelo Estándar. Eso podría permitirnos probar nuevas ideas en física como la teoría de cuerdas o la supersimetría o la gravedad cuántica, o tal vez algo mejor que todas ellas.

Érase una vez por la noche, los humanos solo pueden ver nuestra propia vía láctea a simple vista (considerando la contaminación lumínica cero).
Entonces su mente curiosa dice, por qué detenerse solo en nuestra galaxia, por qué no ir más allá. ¿O por qué no cavar un poco más en nuestra propia galaxia? Entonces, con un período de tiempo, inventan un telescopio, en primer lugar uno pequeño, aquellos que puede colocar en sus propias manos, pero el impulso es fuerte, por lo que decide construir uno más grande, uno que es enorme como un edificio de tres pisos, ahora es un poco satisfactorio.
Pero espere un minuto, este nuevo telescopio enorme también le dio una idea del universo más allá de su propia vía láctea, y después de la cacería, continúa la curiosidad por una mejor manera de mirar más allá de nuestro alcance …
Y en esta búsqueda llega el año de 1915, cuando una de las ingeniosas mentes del siglo propuso una teoría de las ondas gravitacionales, diciendo que cuando dos cosas enormemente poderosas (léase, 100 veces nuestro sol) chocan, producen repelencia en la colisión, esto repele exactamente lo mismo como repele cuando arrojas algo al agua, circular y en todas las direcciones. Entonces esto repele los viajes a través del espacio-tiempo a muchos millones de millones de años luz de distancia de la colisión. ¡”Millones de billones” digo!
Entonces ves cuándo puedes detectar tales ondas que estás escuchando o viendo el universo que está más allá de esta poderosa distancia.
En resumen, antes de hoy, más allá de cierto límite, el universo ‘era’ literalmente ‘opaco’ para los humanos, pero ahora, ahora no lo será. Sí, con más y más inventos en este campo de Ondas Gravitacionales, podremos mirar al infinito y más allá. ¡Y así de importante es esta Ondas Gravitacionales para usted, señor! 🙂

El hallazgo de ondas de LIGO por la fusión de esos dos agujeros negros distantes es como el primer vistazo de Galileo a los cielos a través de su telescopio y permitió al mundo presenciar el nacimiento de una nueva astronomía.


Las ondas electromagnéticas, ya sean luz visible, radio, infrarrojos o rayos X, son liberadas por átomos y electrones individuales. Tal radiación revela información sobre un objeto celeste distante, como qué tan caliente o viejo es, cómo se ve y de qué está hecho.

Las ondas de gravedad comparten información igualmente útil, pero muy diferente. Le dirán a los astrónomos cómo los objetos masivos se mueven, giran y chocan en todo el universo. Eso es especialmente útil para objetos demasiado pequeños para ser vistos directamente, como estrellas de neutrones y agujeros negros estelares.

“Ahora nos hemos embarcado en una era de exploración de fenómenos en el universo que están hechos del espacio-tiempo deformado”, dice Thorne de Caltech . “Me gusta llamarlo el lado deformado del universo”.

Weiss, ahora de 83 años, por fin ha visto realidad su sueño experimental. ¿Alguna vez se desesperó? “No”, dice. Cualquiera que sea el resultado, “¡Los problemas fueron interesantes, disfrutó de las personas con las que estaba trabajando y fue divertido hacerlo!”

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¿Más allá de las muchas aplicaciones científicas del desarrollo y construcción reales del detector LIGO? Para que LIGO detectara ondas gravitacionales, necesitaba hacer avances significativos en óptica cuántica, ciencia de materiales, tecnología de vacío, sistemas de control, análisis de datos, etc. LIGO es el aparato de medición más sensible jamás desarrollado, capaz de resolver cambios de longitud en el orden de [matemática] 10 ^ {- 18} [/ matemática] a [matemática] 10 ^ {- 19} [/ matemática] metros (en ciertos rangos de frecuencia), aproximadamente mil millones de veces más pequeña que un átomo (~ [matemática] 10 ^ {-10} [/ math] metros). Para hacer esto, LIGO necesitaba usar o avanzar en la vanguardia de muchos subcampos de la ciencia.

En términos de las aplicaciones científicas de la detección real de ondas gravitacionales, esto ofrece a los físicos una forma completamente nueva de observar y estudiar el universo. Hasta ahora, casi todo lo que sabemos sobre el universo proviene de mirar la luz, ya que apuntamos los telescopios hacia arriba y recogemos fotones. ¡Esto nos dice mucho! Podemos estudiar estrellas, galaxias, etc. y determinar dónde están, de qué están hechas y de dónde provienen. Ver a las estrellas oscurecerse incluso nos dice que hay planetas similares a la Tierra que orbitan alrededor de ellas. Mirar el fondo cósmico de microondas (CMB) nos permite estudiar el universo muy temprano.

Pero la luz sigue siendo una forma algo restrictiva de mirar el universo. La luz no puede atravesar las cosas, lo que dificulta estudiar partes de nuestra propia galaxia detrás de su denso centro. Algunas cosas no emiten ni interactúan con la luz. Los agujeros negros son famosos y emiten muy pocos fotones (una cantidad esencialmente indetectable de radiación de Hawking). La materia oscura también interactúa increíblemente débilmente con la luz. Pero todo lo que gravita puede emitir ondas gravitacionales, incluidos los agujeros negros y la materia oscura.

El estudio de las ondas gravitacionales emitidas por las fuentes astrofísicas permitirá a los físicos comprender mejor las supernovas, los agujeros negros y los binarios y fusiones de estrellas de neutrones, y nos permitirá crear un mapa completamente nuevo del cielo. Es difícil localizar la fuente de una onda gravitacional de solo dos detectores LIGO, pero si tiene cuatro detectores (el detector VIRGO en Italia debería alcanzar la sensibilidad de diseño total en 2018 y el detector KAGRA en Japón está programado para conectarse en 2018) entonces puede identificar con mayor precisión las fuentes de ondas gravitacionales. ¡Bastante emocionante!

Observando y comparando el peso de los dos agujeros negros antes y después de colisionar. Un agujero negro tiene una masa 36 veces mayor que la del sol choca con el agujero negro que tiene 29 veces la masa del sol. La colisión y la difusión de los dos agujeros negros producen 62 veces la masa del sol. Pero por simple cálculo, la masa debería ser 36 + 29 = 65. Entonces, ¿dónde más desaparece 3 veces la masa del sol? Según la famosa ecuación de Einstein, [matemática] E = mc2 [/ matemática], los agujeros negros fusionados perdieron su masa como energía en forma de ondas gravitacionales. “5 sigma” significa que la probabilidad de que ocurra el evento solo se detecta uno en 3.5 millones. Por lo tanto, los científicos han considerado para esta invención que el resultado ya excede el “cinco-sigma” estándar que es suficiente para declarar este hallazgo como evidencia lo suficientemente significativa.

Fue importante para mí porque preparé mi artículo describiendo mi teoría de las ondas gravitacionales en 1978 y he estado esperando pacientemente a que me lleguen los instrumentos. Sin embargo, me temo que lo que se ha detectado puede no ser ondas de gravedad en sí mismas, sino una alteración en el flujo general de las ondas, de la misma manera que usamos la modulación en una onda de radio de longitud de onda más corta para crear radio FM. El tiempo dirá.

Saludos,

Peter Roberts.

Si desea saber cómo las ondas gravitacionales atraviesan la materia y hacen que los cuerpos se muevan uno hacia el otro, envíe un correo electrónico [protegido por correo electrónico] y solicite una descarga gratuita del documento de Peter Roberts sobre Presión gravitacional. Lea mi periódico y vea si está de acuerdo conmigo. Los moderadores de Quora han acordado que se le permite solicitar una copia de este documento académico. Así que adelante. No necesitará ninguna matemática avanzada para leer y comprender mi artículo. Y tiene un mecanismo directo y explicable para su funcionamiento, que se puede medir y demostrar, y que se ajusta y explica lo que observamos.

¡Es muy importante! Efectivamente, tenemos una nueva ventana a través de la cual podemos observar el universo que nos permitirá ver cosas que no podemos ver de ninguna otra manera.

Casi la única ventana que hemos tenido para observar el universo hasta hoy ha sido a través de la radiación electromagnética. Digo casi porque hemos podido medir algunos neutrinos que provienen de objetos astronómicos. Pero la gran mayoría de nuestras observaciones del universo son a través de radiación electromagnética.

Ahora hemos visto la fusión largamente predicha de dos agujeros negros de la única forma en que es posible ver tal evento: por las ondas gravitacionales que genera la fusión. El evento de fusión de agujeros negros reportado por LIGO hoy, por ejemplo, emitió 50 veces la energía de TODAS LAS ESTRELLAS EN NUESTRO UNIVERSO durante los últimos 20ms de esa fusión. Y este evento increíblemente enérgico habría sido totalmente invisible tanto en la radiación electromagnética como en las emisiones de neutrinos.

Además, los rumores indican que se han observado de 4 a 8 eventos adicionales en los meses posteriores a este evento del 14 de septiembre. Así que estamos abriendo una ventana increíblemente informativa que nos dirá mucho sobre los aparentemente abundantes eventos de fusión de agujeros negros en el universo.

Algunas consecuencias principales

Después de décadas de investigación y casi mil millones de dólares, algunas de las personas más inteligentes del mundo han logrado una súper hazaña: han detectado ondas gravitacionales.

El descubrimiento significa que los científicos han encontrado una nueva forma de medir, explorar más nuestro universo y comprender cómo se creó la Tierra en el llamado Big Bang.

Lo que se anuncia como el mayor avance científico en 100 años se basa en el método LIGO (más sobre eso en un momento). Los expertos dicen que es casi seguro ganar un Premio Nobel, pero decidir cuál de los casi 1,000 científicos involucrados en todo el mundo debería ser nominado podría ser un desafío.

Y mientras tanto, ¿qué significa para ti y para mí? Los científicos esperan descubrir más detalles sobre cómo se formó no solo la Tierra, sino todo el universo.

Ahora, el LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser). Las máquinas que dieron a los científicos su primer vistazo a las ondas gravitacionales son los detectores más avanzados jamás construidos para detectar pequeñas vibraciones en el universo.

¡Si! El resultado fue publicado hoy en Physical Review Letters. LIGO avanzado funcionó. Midieron una ola que el diseño original de LIGO no podría haber visto. Cuando hice una pasantía en LIGO hace más de 10 años, se reconoció ampliamente que una ola gravitacional lo suficientemente fuerte como para ser observada por lo que tenían en ese momento era extremadamente improbable. Si no recuerdo mal, nunca se consideró imposible que encontraran algo, pero para hacerlo realmente probable , tendrían que mejorar la sensibilidad en varios órdenes de magnitud más. Y había planes para eso, llamado “Advanced LIGO”. Avance rápido una década … Advanced LIGO comenzó a probar operaciones en 2015 y la primera carrera científica comenzó en septiembre. Y efectivamente, cogieron una ola.

https://www.ligo.caltech.edu/sys

Es importante por dos razones:

  1. Confirma la relatividad (¡no es que realmente necesitara confirmarse!).
  2. Abre la puerta para permitirnos hacer “astronomía de ondas de gravedad”. A medida que los detectores mejoren, podremos investigar el universo de formas que la luz y la radioastronomía no pueden. Ya encontraron un montón de cosas útiles sobre los agujeros negros y las estrellas de neutrones a través de sus colisiones increíblemente violentas.

De hecho, la confirmación de las predicciones de Einstein sobre las ondas gravitacionales provino de las mediciones de spin-down del púlsar binario Hulse-Taylor hace muchos años; casi nadie pensó que hubiera alguna duda después de eso.

Sin embargo, ser capaz de detectar el “chirrido” de la fusión de los agujeros negros ofrece directamente la posibilidad de utilizar el tiempo de detección en diferentes sitios muy separados para determinar la dirección de la fuente con mucha precisión, lo que significa que ahora tenemos una rama completamente nueva de la astronomía. Eso parece un poco importante.

Aquí está su mejor y más sorprendente respuesta resumida por The New Yorker:

“… las ondas gravitacionales pueden viajar sin obstáculos a través del universo (y) nos llevan unos segundos después del Big Bang. En comparación, se creó el Fondo Cósmico de Microondas, que hasta hoy era la primera señal directa que teníamos del Big Bang”. cuando el universo ya tenía trescientos mil años.

(Ondas gravitacionales) … nos permitirá mirar al principio del tiempo, un millón de billones de billones de billones de billones de veces más cerca del Big Bang que cualquier observación directa previa, y nos permitirá explorar las fuerzas fundamentales de la naturaleza en un escala diez mil millones de veces más pequeña de lo que se puede probar en el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas más grande del mundo. Además, nos permitirá probar algunas de las especulaciones teóricas más ambiciosas sobre el origen de nuestro universo observado que los humanos hayan hecho, especulaciones que pueden parecer primero rayadas en la metafísica. Puede parecer un hallazgo esotérico, tan alejado de la vida cotidiana que casi no tiene interés … (pero) habrá aumentado nuestra ventana empírica sobre los orígenes del universo en un margen comparable a la cantidad que ha crecido en todos del resto de la historia humana. A dónde puede conducir esto, nadie lo sabe, pero debería ser motivo de gran emoción “.

Parece probable que algo haya afectado el sistema Advanced LIGO, pero detectar ondas de gravedad no es tan simple como ver algo en una imagen. Hay muchas cosas que podrían suceder que producirían una respuesta. Lo que tienen que hacer cada vez que los interferómetros registran algo es descartar todas las posibilidades mundanas, y eso puede ser muy desafiante.

Incluso si el sistema tuviera una respuesta muy similar a la que se esperaría de una onda de gravedad que pasa por la Tierra, no se detectará una onda de gravedad hasta que se descarten todas las demás posibilidades más simples. En ese sentido, el sistema Advanced LIGO aún no ha detectado ondas de gravedad.

Muy importante, ya que es el verdadero comienzo de una nueva área de astronomía: detectar objetos únicamente por su firma de ondas gravitacionales. El tipo de cosas que veremos es bastante diferente de lo que podemos ver en la radiación E / M, como la fusión de agujeros negros, por ejemplo.

Puedes pensar en LIGO como el equivalente de onda gravitacional del telescopio de Galileo. Es una nueva forma de ver el Universo, pero está en su infancia. En cientos de años, uno podría imaginar tener encuestas de ondas gravitacionales (sinópticas), lo cual es genial porque la mayoría de las cosas que vemos a través de la radiación en el cielo realmente no están cambiando o haciendo algo especial, pero los GW generalmente seleccionan las cosas que están en el proceso de hacer algo bastante interesante.

A partir de ahora, la respuesta es no. El gran rumor que se extendió por Twitter, diciendo que LIGO había observado ondas gravitacionales, todavía son rumores.
Cuando se les preguntó, los funcionarios simplemente dijeron “Estamos analizando los datos”.
Entonces todavía es si y pero.
Usted puede leer sobre ello aquí

http://www.nature.com/news/has-g

Una ganancia, estas ondas son predichas por la teoría de la relatividad general desde 1916. Se propuso que ocurrieran al comienzo del big bang puede ser a 10 ^ -32 segundos después de i,
donde una gran expansión exponencial (10 ^ 27) también tuvo lugar como inflación. Ondulaciones ocurrieron, moviéndose a medida que la radiación con velocidad de la luz atraviesa la tela del espacio-tiempo. También se produce a partir de colisiones con agujeros negros. Por lo tanto, estas ondas tienen información muy importante sobre el universo, ayuda a comprender muy bien el universo, además demuestran la predicción de la teoría de la relatividad general.

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