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(noticias nanowerk) En mayo de 2023, poco después del inicio de la cuarta serie de observaciones LIGO-Virgo-KAGRA, el detector LIGO-Livingston observó una señal de onda gravitacional procedente de la colisión de una presunta estrella de neutrones con un objeto compacto con un tamaño de 2,5 a 4,5 veces mayor. esa masa de nuestro sol. Las estrellas de neutrones y los agujeros negros son objetos compactos, restos densos de explosiones estelares masivas. Lo que hace que esta señal, llamada GW230529, sea tan fascinante es la masa del objeto más pesado. Se encuentra dentro de una posible brecha de masa entre las estrellas de neutrones más pesadas conocidas y los agujeros negros más ligeros.
La señal de la onda gravitacional por sí sola no puede revelar la naturaleza de este objeto. Los descubrimientos futuros de eventos similares, particularmente aquellos asociados con explosiones de radiación electromagnética, podrían ser la clave para resolver este misterio cósmico.
«Este descubrimiento, el primero de nuestros interesantes resultados de la cuarta serie de observaciones LIGO-Virgo-KAGRA, muestra que puede haber una mayor tasa de colisiones similares entre estrellas de neutrones y agujeros negros de baja masa de lo que pensábamos anteriormente», dice el Dr. Jess McIver, profesora asistente de la Universidad de Columbia Británica y portavoz adjunta de LIGO Scientific Collaboration.
La brecha de masa entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros
Antes del descubrimiento de las ondas gravitacionales en 2015, las masas de los agujeros negros de masa estelar se determinaban principalmente mediante observaciones de rayos X, mientras que las masas de las estrellas de neutrones se determinaban mediante observaciones de radio. Las mediciones resultantes cayeron en dos regiones distintas con una brecha entre ellas que era de aproximadamente 2 a 5 veces la masa de nuestro Sol. A lo largo de los años, un pequeño número de mediciones han ampliado la brecha de masa, que sigue siendo objeto de acalorados debates entre los astrofísicos.
El análisis de la señal GW230529 muestra que provino de la fusión de dos objetos compactos, uno con una masa entre 1,2 y 2,0 veces la masa de nuestro Sol y el otro con poco más del doble de masa. Si bien la señal de la onda gravitacional no proporciona suficiente información para determinar con certeza si estos objetos compactos son estrellas de neutrones o agujeros negros, es probable que el objeto más ligero sea una estrella de neutrones y el objeto más pesado sea un agujero negro. Los científicos de la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA confían en que el objeto más pesado se encuentra dentro del espacio de masa.
Las observaciones de ondas gravitacionales han proporcionado hasta ahora casi 200 mediciones de las masas de objetos compactos. De estas, sólo otra fusión puede haber involucrado un objeto compacto con una brecha de masa: la señal GW190814 proviene de la fusión de un agujero negro con un objeto compacto que excede la masa de las estrellas de neutrones más pesadas conocidas y puede estar dentro de la brecha de masa. .
«Si bien se han reportado evidencias previas de objetos con brecha de masa tanto en ondas gravitacionales como en ondas electromagnéticas, este sistema es particularmente interesante porque es la primera detección de ondas gravitacionales de un objeto con brecha de masa emparejado con una estrella de neutrones», dice el Dr. Sylvia Biscoveanu de la Universidad Northwestern. «La observación de este sistema tiene implicaciones importantes tanto para las teorías de la evolución binaria como para las contrapartes electromagnéticas de las fusiones de objetos compactos».
El cuarto recorrido de observación con detectores más sensibles
La exitosa tercera serie de observaciones de los detectores de ondas gravitacionales finalizó en la primavera de 2020, aumentando el número de detecciones de ondas gravitacionales conocidas a 90. Antes del lanzamiento de la cuarta serie de observaciones O4 el 24 de mayo de 2023, los investigadores de LIGO-Virgo-KAGRA Se mejoraron los detectores, la ciberinfraestructura y el software de análisis para detectar señales a mayores distancias y extraer más información sobre los eventos extremos que producen las olas.
Sólo cinco días después del lanzamiento de O4, las cosas se pusieron realmente emocionantes. El 29 de mayo de 2023, la señal de onda gravitacional GW230529 pasó a través del detector LIGO Livingston. En cuestión de minutos, se analizaron los datos del detector y se emitió una alerta (designada S230529ay) divulgando públicamente la señal. Los astrónomos que recibieron la advertencia fueron informados de que una estrella de neutrones y un agujero negro probablemente se fusionaron a unos 650 millones de años luz de la Tierra. Desafortunadamente, no se pudo determinar la dirección hacia la fuente porque solo un detector de ondas gravitacionales estaba observando en el momento de la señal.
Está previsto que el cuarto período de observación dure 20 meses, incluida una pausa de unos meses para mantener los detectores y realizar una serie de mejoras necesarias. Hasta el 16 de enero de 2024, cuando comenzó la pausa de puesta en servicio, se identificaron un total de 81 candidatos a señales importantes. GW230529 es el primero de ellos que se publica después de una extensa investigación.
Continuación de la carrera de observación.
La cuarta tanda de observación continuará el 10 de abril de 2024 con la operación conjunta de los detectores LIGO Hanford, LIGO Livingston y Virgo. La carrera durará hasta febrero de 2025 y no se prevén más pausas de observación. Después de la pausa se debe aumentar ligeramente la sensibilidad de los detectores.
A medida que continúa la serie de observaciones, los investigadores de LIGO-Virgo-KAGRA están analizando los datos de la primera mitad de la serie y revisando los 80 candidatos a señales importantes restantes que ya han sido identificados. Al final de la cuarta serie de observaciones en febrero de 2025, se espera que el número total de señales de ondas gravitacionales observadas supere las 200.
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