El maig de 2023, poc després que LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) es tornés a engegar per a la seva quarta sèrie d'observacions, va detectar un senyal d'ona gravitatòria de la col·lisió d'un objecte, molt probablement una estrella de neutrons, amb un sospitós forat negre que posseeix una massa que és de 2.5 a 4.5 vegades més que la del nostre Sol.
Aquest senyal, anomenat GW230529, és intrigant per als investigadors perquè la massa del forat negre candidat es troba dins de l'anomenada bretxa de massa entre les estrelles de neutrons més pesades conegudes, que són una mica més de dues masses solars, i els forats negres més lleugers coneguts, que són aproximadament. cinc masses solars. Tot i que el senyal d'ona gravitatòria per si sol no pot revelar la veritable naturalesa d'aquest objecte, les deteccions futures d'esdeveniments similars, especialment aquells acompanyats d'esclats de llum, podrien ser la clau per respondre a la pregunta de com de lleugers poden ser els forats negres.
La imatge mostra la coalescència i la fusió d'un forat negre amb bretxa de massa inferior (superfície gris fosc) amb una estrella de neutrons (molt deformada per la gravetat del forat negre). Aquesta imatge fixa d'una simulació de fusió destaca només els components de menor densitat de l'estrella de neutrons, que van des dels 60 grams per centímetre cúbic (blau fosc) fins als 600 quilograms per centímetre cúbic (blanc). La seva forma destaca les fortes deformacions del material de baixa densitat de l'estrella de neutrons. Crèdit d'imatge: Ivan Markin, Tim Dietrich (Universitat de Potsdam), Harald Paul Pfeiffer, Alessandra Buonanno (Institut Max Planck de Física Gravitacional)
"L'última troballa demostra la impressionant capacitat científica de la xarxa de detectors d'ones gravitacionals, que és significativament més sensible que en la tercera sessió d'observació", diu Jenne Driggers (PhD '15), científica principal de detecció de LIGO Hanford a Washington. una de les dues instal·lacions, juntament amb LIGO Livingston a Louisiana, que conformen l'Observatori LIGO.
LIGO va fer història l'any 2015 després de realitzar la primera detecció directa d'ones gravitatòries a l'espai. Des de llavors, LIGO i el seu detector soci a Europa, Virgo, han detectat prop de 100 fusions entre forats negres, un grapat entre estrelles de neutrons, així com fusions entre estrelles de neutrons i forats negres. El detector japonès KAGRA es va unir a la xarxa d'ones gravitacionals el 2019, i l'equip de científics que analitzen col·lectivament les dades dels tres detectors es coneix com la col·laboració LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). Els observatoris LIGO estan finançats per la National Science Foundation (NSF) i van ser concebuts, construïts i operats per Caltech i MIT.
L'última troballa també indica que les col·lisions amb forats negres lleugers poden ser més freqüents del que es creia anteriorment.
"Aquesta detecció, el primer dels nostres emocionants resultats de la quarta sessió d'observació LIGO-Virgo-KAGRA, revela que pot haver-hi un índex de col·lisions similars entre estrelles de neutrons i forats negres de poca massa del que pensàvem anteriorment", diu Jess McIver, professor ajudant a la Universitat de la Colúmbia Britànica, portaveu adjunt de la col·laboració científica LIGO i antic becari postdoctoral a Caltech.
Abans de l'esdeveniment GW230529, s'havia identificat un altre objecte candidat intrigant de bretxa massiva. En aquest esdeveniment, que va tenir lloc l'agost de 2019 i es coneix com a GW190814, un Es va trobar un objecte compacte de 2.6 masses solars com a part d'una col·lisió còsmica, però els científics no estan segurs de si es tractava d'una estrella de neutrons o d'un forat negre.
Després d'una pausa per al manteniment i les actualitzacions, la quarta sessió d'observació dels detectors es reprendrà el 10 d'abril de 2024 i continuarà fins al febrer de 2025.
Escrit per Whitney Clavin
font: Caltech
