Un grupo de investigadores ha anunciado la detección de ondas gravitacionales, una señal llamada GW190412, que pertenece a la fusión de dos agujeros negros con una cantidad de masa muy diferentes entre sí. Algo que ha permitido observar una predicción de la teoría de la relatividad…

El origen de GW190412 en el espacio lejano

Podríamos decir que, en los últimos años, nos hemos acostumbrado a la detección de ondas gravitacionales. Con la ayuda de los observatorios LIGO y VIRGO se han captado multitud de señales. Pero GW190412 se sale de lo habitual. Pertenece a una fusión de agujeros negros con masas muy diferentes. El fenómeno fue captado el 12 de abril de 2019. En el estudio que han publicado los investigadores, detallando su hallazgo, explican que sucedió a entre 1900 y 2900 millones de años-luz del Sistema Solar. La masa de los agujeros negros fue de 30 y 8 masas solares.

gw190412: una fusión de agujeros negros muy diferentes
Recreación artística mostrando las ondas gravitacionales generadas por la fusión de dos agujeros negros. Crédito: Swinburne Astronomy Productions

Es la primera vez, en la breve historia de la astronomía de ondas gravitacionales, en que se detecta una fusión de agujeros negros con masas tan diferentes. En los casos anteriores, los agujeros negros eran mucho más similares. Esa diferencia en masa ha permitido verificar una predicción de la Teoría de la Relatividad. Según explican los investigadores, en GW190412 han visto por primera vez el ruido de ondas gravitacionales en un tono más alto. Como si se tratase de un instrumento musical tocando en notas más altas de lo habitual.

Algo que debería suceder en sistemas con masas muy desiguales entre sí, como en el caso de GW190412. La observación confirma, otra vez, la Teoría de la Relatividad, que explica que los objetos masivos alteran la curvatura del espacio tiempo y provocan ondas (es decir, ondas gravitacionales) al fusionarse. En los sistemas con objetos de masas muy diferentes, también predice que en esas ondas habrá ondas más altas. Con el hallazgo de esta señal, es la primera vez que se ha logrado detectar el fenómeno.

La frecuencia de GW190412

En este caso, la frecuencia observada era dos o tres veces superior a la que se produce en el resto de ondas gravitacionales que se han captado hasta ahora. Pero además, según explican los investigadores, gracias a esa gran diferencia de masa han podido determinar sus características con gran precisión. La distancia que nos separa, el ángulo con el que lo vemos, la rotación del agujero negro más masivo… En estas circunstancias, la diferencia de masas se registra en la señal de las ondas gravitacionales detectadas.

Simulación de la fusión de dos agujeros negros de masa muy diferente. Crédito: N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes project

Eso permite determinar con más precisión cosas como la masa o rotación de los objetos implicados, así como la distancia a la que se encuentran (respecto a nosotros). Para poder llevar a cabo ese tipo de cálculos, ha sido especialmente útil el modelo desarrollado por investigadores del Albert Einstein Institute, en el que se detalla el comportamiento de los agujeros negros durante el proceso de fusión. Para poder interpretar la señal GW190412, también se ha recurrido a los superordenadores Minerva, Hipatia y Holodeck (localizados en Potsdam y Hannover).

También hay que recordar que los detectores de LIGO y Virgo han sido actualizados en los últimos tiempos. En los períodos de observación anteriores (O1 y O2, el actual es O3), habría sido imposible captarlo. Algo que lleva a preguntarse qué tipo de fusiones se podrían observar en el futuro. Es de suponer que habrá muchos más casos de fusiones de agujeros negros con masas muy desiguales. Especialmente con la frecuencia de detección. Cada vez es más común detectar ondas gravitacionales en LIGO y Virgo.

La transformación de las ondas gravitacionales

Además de las mejoras, se está usando una nueva técnica en los láseres, tanto de LIGO y Virgo, que permiten aumentar su sensibilidad todavía más. Algo que, se calcula, ha permitido doblar sensibilidad de esos componentes, y que se puso a prueba en el detector GEO600 (también de ondas gravitacionales), localizado en Hanóver (Alemania). Seguramente será solo una de las muchas mejoras que se llevarán a cabo en el futuro. Por un motivo muy sencillo: la astronomía de ondas gravitacionales es extremadamente joven.

Simulación de ondas gravitacionales. Crédito: NASA/C. Henze

A fin de cuentas, hay que recordar que la primera detección de ondas gravitacionales se produjo en febrero de 2016, en los observatorios LIGO. Aquel hallazgo supuso toda una revolución. Era una nueva herramienta para estudiar el universo, haciéndolo de una forma que, hasta ese entonces, era completamente imposible. Con el tiempo, se ha ido convirtiendo en algo totalmente familiar. Las primeras detecciones llamaron la atención constantemente. Ahora, sin embargo, muchas de esas detecciones pasan desapercibidas.

En estos momentos, se detectan ondas gravitacionales cada semana. De cuando en cuando, alguna de esas detecciones se convierte en noticia por mostrar alguna característica poco común, como es el caso de GW190412. Con cada nuevo hallazgo, no solo se entenderá mejor qué sucede en los eventos más violentos del universo (como la fusión de agujeros negros, o la colisión de estrellas de neutrones). También permitirá entender mejor el funcionamiento del cosmos en un nivel en el que el propio tejido del espacio-tiempo se sacude…

Estudio

El estudio es The LIGO Scientific Collaboration, The VIRGO Collaboration; «GW190412: Observation of a Binary-Black-Hole Coalescence with Asymmetric Masses». Publicado en la página web de LIGO.

Referencias: Universe Today