Después de encenderse en septiembre de 2015, el observatorio doble LIGO, los observatorios de ondas gravitacionales del interferómetro láser en Hanford, Washington y Livingston, Louisiana, detectó simultáneamente la fusión de dos agujeros negros en la primera sesión de trabajo, aunque su sensibilidad se estableció en el 30% de posible. La fusión de dos agujeros negros 36 y 29 masas solares descubiertos el 14 de septiembre de 2015, y otros agujeros negros de 14 y 8 masas solares descubiertos el 26 de diciembre de 2015 proporcionó la primera confirmación definitiva y directa de la existencia de ondas gravitacionales. Se necesitó un siglo para hacer esto. Finalmente, la tecnología pudo probar la teoría y confirmarla.
Pero el descubrimiento de estas ondas es solo el comienzo: se está gestando una nueva era en la astronomía. Hace 101 años, Einstein propuso una nueva teoría de la gravedad: la relatividad general. Junto con ello vino la constatación: las masas distantes no atraen instantáneamente a otras similares en todo el universo, esta presencia de materia y energía deforma el tejido del espacio-tiempo. Esta imagen completamente nueva de la gravedad trajo consigo una gran cantidad de consecuencias inesperadas, que incluyen lentes gravitacionales, un universo en expansión, dilatación del tiempo gravitacional y, como ahora sabemos con certeza, la existencia de un nuevo tipo de radiación: ondas gravitacionales. Cuando las masas se mueven o aceleran entre sí a través del espacio, la reacción del espacio mismo crea ondas. Esta onda se mueve por el espacio a la velocidad de la luz y, como resultado, cae en nuestros detectores,nos informa de eventos distantes a través de ondas gravitacionales.
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Es más fácil detectar objetos que emiten señales fuertes, a saber:
- grandes masas, - ubicado a una pequeña distancia entre ellos, - rotación rápida, Video promocional:
- con órbitas significativamente cambiantes.
Los mejores candidatos son, obviamente, objetos en colisión y colapso como agujeros negros y estrellas de neutrones. También debemos tener en cuenta la frecuencia a la que podemos detectar estos objetos, que será aproximadamente igual a la longitud de la trayectoria del detector (longitud del brazo por el número de reflejos) dividida por la velocidad de la luz.
LIGO, con sus brazos de 4 kilómetros con miles de reflejos de luz, puede ver objetos en frecuencias en el rango de milisegundos. Esto incluye la fusión de agujeros negros y estrellas de neutrones en la última etapa de fusión, así como eventos exóticos como agujeros negros o estrellas de neutrones que consumen una gran cantidad de materia y gorgotean, volviéndose más esféricos. Una supernova altamente asimétrica también puede crear una onda gravitacional; Es poco probable que el colapso del núcleo golpee a los detectores de ondas gravitacionales, la fusión de estrellas enanas blancas cercanas podría muy bien.
Ya hemos visto la fusión de agujeros negros con agujeros negros y, a medida que LIGO mejora, es razonable suponer que en los próximos años tendremos la primera generación de estimaciones de agujeros negros de masas estelares (desde unas pocas hasta cien masas solares). LIGO también debe encontrar fusiones de estrellas de neutrones con estrellas de neutrones; cuando los observatorios alcancen la sensibilidad planificada, podrán observar de tres a cuatro eventos por mes, si nuestras estimaciones de su frecuencia de fusión y sensibilidad LIGO son correctas.
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Las supernovas asimétricas y el burbujeo de agujeros de neutrones exóticos serán extremadamente interesantes de detectar (si es posible, porque se cree que son eventos raros). Pero los mayores avances son de esperar con más detectores. Cuando el detector VIRGO en Italia comience a funcionar, el posicionamiento real mediante triangulación será posible: podremos determinar con precisión dónde nacen estos eventos en el espacio y luego realizar mediciones ópticas. A VIRGO le seguirán interferómetros de ondas gravitacionales en Japón e India. En unos años, nuestra visión del cielo de ondas gravitacionales alcanzará un nuevo nivel.
Pero nuestros mayores éxitos comenzarán cuando llevemos nuestras ambiciones de ondas gravitacionales al espacio. En el espacio, no está limitado al ruido sísmico, choques de camiones o tectónica de placas; Solo un vacío de espacio tranquilo al fondo. No está limitado por la curvatura de la Tierra, la posible longitud de los brazos del observatorio; es posible lanzar el observatorio más lejos de la Tierra o incluso en órbita alrededor del Sol. Podríamos medir objetos no por milisegundos, sino por segundos, días, semanas o más. Podríamos detectar ondas gravitacionales de agujeros negros supermasivos, incluidos los objetos más grandes conocidos del universo.
Finalmente, si construimos un observatorio espacial lo suficientemente grande y sensible, podríamos ver las ondas gravitacionales que quedaron del propio Big Bang. Podríamos detectar directamente las perturbaciones gravitacionales de la inflación cósmica y no solo confirmar nuestro origen cósmico, sino también probar que la gravedad en sí misma es una fuerza cuántica de la naturaleza. Después de todo, estas ondas gravitacionales inflacionarias no podrían haber aparecido si la gravedad misma no fuera un campo cuántico.
Actualmente, existe un debate en curso sobre qué misión de la NASA será una prioridad en la década de 2030. Si bien se ofrecen muchas misiones buenas, vale la pena señalar la construcción de un observatorio de ondas gravitacionales basado en el espacio en órbita alrededor del sol. Tenemos la tecnología, hemos probado su viabilidad, hemos confirmado la existencia de ondas. El futuro de la astronomía de ondas gravitacionales está limitado solo por lo que el propio universo puede proporcionarnos y cuánto gastaremos en él. El apogeo de una nueva era ya ha comenzado. La pregunta sigue siendo hasta qué punto brillará este nuevo campo de la astronomía.
ILYA KHEL
