Arxiu d'etiquetes: ones gravitacionals

Xoc de gegants a l’espai, el forat negre que engoleix l’estel de neutrons

Detecten per primera vegada el xoc d’un forat negre amb una estrella de neutrons. El registre de les seves ones gravitacionals permetran estudiar fenòmens complexos de l’univers, com els components bàsics de la matèria i el funcionament de l’espai i el temps.

Els científics han documentat per primera vegada un dels fenòmens més violents i rars de l’univers: la fusió d’un forat negre amb una estrella de neutrons. Aquest procés s’havia predit, però mai fins ara s’havia pogut observar, en una investigació publicada aquest dimarts a Astrophysical Journal Letters, en què han intervingut més de mil científics del consorci europeu VIRGO, el nord-americà LIGO i el japonès KAGRA.

Els dies 5 i 15 de gener del 2020 es van detectardues ones gravitacionalspel procés de fusió de “parells mixtos”, formats per una estrella de neutrons i un forat negre. Els dos sistemes giraven l’un al voltant de l’altre i es van ajuntar en un únic objecte compacte.

“Fins ara hem observat parells de forats negres o parells d’estrelles de neutrons mitjançant observacions de radiació electromagnètica o a través d’ones gravitatòries. El parell de forat negre i estrella de neutrons era el “binari desaparegut” que ens faltava als astrònoms”, ha explicat la investigadora de VIRGO Astrid Lamberts al laboratori Artemis.

Aquests senyals gravitacionals guarden informació valuosa sobre les característiques físiques dels sistemes, com ara la massa i la distància dels dos parells mixtos, així com els mecanismes físics que els han generat i que els fan fusionar.

En aquesta simulació del xoc dels sistemes del 15 de gener de 2020 es pot veure com es converteix un “parell mixt” en un objecte compacte:

Fa 1.000 milions d’anys  

L’anàlisi de les ones diu que el primer xoc es va produir fa uns 900 milions d’anys, i que la massa del forat negre i de l’estrella de neutrons va ser aproximadament 8,9 vegades i 1,9 vegades més gran que el Sol.

Pel que fa al segon, el 15 de gener, els investigadors dels consorcis científics estimen que els dos objectes compactes tenien masses al voltant de 5,7 i 1,5 vegades més que el Sol i que es van fusionar fa gairebé 1.000 milions d’anys.

Els resultats permetran als investigadors treure les primeres conclusions sobre l’origen d’aquests rars sistemes binaris i la freqüència amb què es fusionen. A més, desvelaran alguns dels misteris més complexos de l’univers, com els components bàsics de la matèria i el funcionament de l’espai i el temps.

La llum de la col·lisió, però, no va ser detectada pels astrònoms degut a la distància en què es troben les fusions. Qualsevol llum, independentment de la longitud d’ona, seria molt tènue i difícil de detectar fins i tot amb els telescopis més potents.

També és probable que les fusions no emetessin llum perquè els forats negres eren prou grans per empassar-se les estrelles de neutrons senceres.

Representació artística d’una estrella de neutrons que es fusiona amb un forat negre (Soheb Mandhai / LIGO)

Una predicció d’Einstein

Aquesta observació permetrà estudiar la física dels forats negres i les fusions estel·lars dona l’oportunitat de posar a prova les lleis fonamentals de la física en condicions extremes, que no es poden reproduir a la Terra.

Albert Einstein va predir a la seva teoria de la relativitat general l’existència de les ones gravitacionals, una mena d’onades o petites arrugues que es produeixen en l’espai-temps de l’univers, a causa de successos de gran violència que generen massives quantitats d’energia com l’explosió d’una estrella.

No van ser detectades per primera vegada fins al 2015. Un avenç científic fonamental per al coneixement de l’univers que va valer el Premi Nobel als nord-americans Rainer Weiss, Barry Barish i Kip Torne.

“LIGO i VIRGO continuen registrant col·lisions catastròfiques que mai s’havien observat fins ara, amb l’objectiu de conèixer molt més la profunditat de l’univers en què vivim”, va afirmar Giovanni Losurdo, portaveu de VIRGO i investigador de l’Institut Nacional de Física Nuclear d’Itàlia.

https://www.ccma.cat/324/detecten-per-primera-vegada-el-xoc-dun-forat-negre-amb-una-estrella-de-neutrons/noticia/3107306/

https://www.lavozdegalicia.es/noticia/ciencia/2021/06/29/choque-gigantes-espacio-agujero-negro-engulle-estrella-neutrones/00031624966734781852669.htm

El Instituto Galego de Física de Altas Enerxías participa en la primera detección de ondas gravitacionales, los primeros temblores del universo, a partir de la colisión de estos dos eventos supermasivos. Es algo nunca visto que los astrofísicos llevaban décadas buscando

29 jun 2021 . Actualizado a las 15:09 h.

Imagínese que una estrella de neutrones, la última etapa en la evolución de una estrella supergigante tras su explosión en forma de supernova, tuviera el tamaño de un terrón de azúcar. Algo tan insignificante pesaría centenares de miles de toneladas. Son los objetos más densos que se conocen en el universo. Suponga ahora que una de ellas colisiona con un agujero negro, más masivo aún, solo que no está formado por materia. Es como un hueco en el espacio. Pues la fusión de estos dos elementos supermasivos es lo que acaba de detectar el observatorio de Ondas Gravitatorias del Interferómetro Láser (Ligo). Y no solo una vez, sino en dos ocasiones separadas por diez días.

Pero aún hay más. Estos eventos extremos arrugaron el espacio produciendo ondas gravitacionales —las ondulaciones en el tejido espacio-tiempo que suponen en cierta medida el primer temblor del universo tras el big bang— , al menos 900 millones de años luz antes de llegar a la Tierra. Es la primera vez que estas sacudidas se detectan tras la colisión de un agujero negro con una estrella de neutrones, a la que acabó engullendo.

Se trata de un hallazgo excepcional que acaba de ser publicado en The Astrophysical Journal Letters y en el que ha tenido una destacada participación el Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (Igfae) de la Universidade de Santiago. El equipo, liderado por Thomas Dent, coordinador del programa de ondas gravitatorias en el centro, y por Juan Calderón Bustillo, investigador “la Caixa Junior Leader” del mismo plan, aportó el programa que ha permitido la detección de las ondas.

Elena Mora

«Comparamos las señales que recibimos con un montón de modelos para poder identificarlas. Sería algo así como la aplicación Shazam que se utiliza para identificar canciones», explica Calderón Bustillo. Solo que en este caso el algoritmo rastrea las ondas gravitacionales.

Las señales recibidas, sin embargo, aún son débiles, por lo que «aún no podemos asegurar al 100 % que se trata de esta colisión». Si se confirma con nuevas observaciones se podrá intentar aclarar uno de los grandes misterios de la física: cómo se comporta la materia en una estrella de neutrones. O, lo que es lo mismo, cómo funciona con una presión tan enorme. «Son sucesos tan extremos que no se pueden reproducir en laboratorio. Y no sabemos qué tipo de ecuaciones rigen en el comportamiento de la materia en una estrella de neutrones», explica Calderón Bustillo.

Los astrónomos llevan décadas buscando estrellas de neutrones que orbiten alrededor de agujeros negros en la Vía Láctea, pero hasta ahora no se ha encontrado ninguno. Sí se han detectado ondas gravitacionales tras la colisión de dos agujeros negros o de dos estrellas de neutrones, pero nunca con la combinación de ambos eventos extremos.

«Con este nuevo descubrimiento de fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros fuera de nuestra galaxia hemos encontrado el tipo de sistema binario que faltaba. Por fin podemos empezar a entender cuántos de estos sistemas existen, con qué frecuencia se fusionan y por qué no hemos vistos aún ejemplos en la Vía Láctea», apunta Astrid Lamberts, investigadora del CNRS en el Observatorio de la Costa Azul, en Niza, y una de las firmantes del artículo.

La primera fusión, detectada el 5 de enero, involucró a un agujero negro de unas 9 veces la masa de nuestro Sol y a una estrella de neutrones de 1,9 masas solares. La segunda fusión se observó el 15 de enero y en lla participaron un agujero negro de 6 masas solares y una estrella de neutrones de 1,5 masas solares. Este segundo evento fue identificado tanto por los dos detectores de Ligo, en Estados Unidos, como por el detector Virgo, en Italia.

«Como los tres instrumentos observaron este evento, pudimos excluir con mucha más precisión un origen de ruido terrestre: el método de búsqueda PyCBC, desarrollado en el Igfae, descarta una tasa de falsas alarmas superior a 1 por cada 50.000 años», explica Thomas Dent, líder del programa de ondas gravitacionales en el instituto de Santiago.

Les ones gravitacionals emeten una música que podem gravar

La música vibratòria de les ones gravitacionals, que podrà escoltar-se i gravar-se a partir d’un nou estudi, les deixarà més fàcilment al descobert perquè els científics puguin estudiar-les: ho aconseguiran analitzant les rotacions de les estrelles de neutrons «nounades» o més joves

Las ondas gravitacionales emiten una música que podemos grabar

Un trabajo conjunto realizado por científicos de LIGO Scientific Collaboration (LSC), Virgo Collaboration y el Centro de Astrofísica Gravitacional (CGA) de la Universidad Nacional Australiana (ANU), ha logrado un importante avance en la detección de ondas gravitacionales: lograrán identificarlas de forma más sencilla al escuchar y registrar su «música» o zumbido en estrellas de neutrones más jóvenes.

Las ondas gravitacionales son oscilaciones del espacio-tiempo que hasta el momento solamente han sido detectadas a partir de violentos eventos cósmicos, como las enormes explosiones generadas por la colisión de agujeros negros y estrellas de neutrones.

Sin embargo, se sabe que las estrellas de neutrones producen al girar un flujo constante o «zumbido» de ondas gravitacionales: si los científicos lograran escuchar esa «música cósmica» sería mucho más sencillo para ellos detectar las ondas gravitacionales, sin esperar eventos extraños o descomunales.

Pero la aventura es compleja, ya que identificar ese zumbido en medio del caos del cosmos puede compararse con intentar escuchar un solo de violín en una ruidosa discoteca, repleta de gente y música estridente a todo volumen.

Más aún si tenemos en cuenta que las ondas gravitacionales se presentan en amplitudes muy bajas, haciendo que su identificación sea una verdadera proeza en el marco de las caóticas colisiones y el ruido atronador de grandes objetos cósmicos.

Simplificando el trabajo

Ahora, el nuevo estudio australiano ha encontrado las claves para lograr detectar esos sonidos ocultos de forma más sencilla: según una nota de prensa, crearon un mapa que identifica a las estrellas de neutrones más jóvenes o «recién nacidas», ya que las mismas emitirían un flujo más fuerte de ondas gravitacionales, simplificando su detección.

El avance permitirá saber más sobre las estrellas de neutrones, que son la forma más densa de materia en el Universo antes de la conformación de un agujero negro. Además, las ondas gravitacionales permiten sondear estados de materia nuclear imposibles de reproducir en la Tierra.

Este amplio grupo de investigadores está utilizando diferentes métodos para detectar ondas gravitacionales desde 2015. A pesar de los múltiples avances obtenidos, de conseguir detectarlas con el nuevo enfoque será la primera vez que se concrete sin una gigantesca colisión cósmica de por medio, abriendo una nueva y estimulante oportunidad para la investigación de estos fenómenos.

Tema relacionado: Nueva detección de ondas gravitacionales.

Las misteriosas estrellas de neutrones

Además de las propias ondas gravitacionales, el nuevo estudio publicado en arXiv permitirá estudiar en profundidad a las enigmáticas estrellas de neutrones. Hasta el momento, los astrónomos no se han puesto de acuerdo sobre su composición exacta o en torno a las diferentes variedades que existirían.

Solamente hay una certeza: sus choques generan grandes emisiones de ondas gravitacionales, que viajan por todo el cosmos. La paradoja es que el zumbido que producen al girar no es sencillo de registrar, teniendo en cuenta que se trata de un sonido extremadamente débil.

A partir de esta nueva investigación será más simple obtener una muestra de estos sonidos. Esto se debe a que los investigadores descubrieron que las estrellas de neutrones de menor edad o reciente formación presentan una configuración especial que «amplifica» los zumbidos producidos al girar.

Al ubicarlas e identificarlas en un mapa de diferentes zonas del universo será mucho más sencillo registrar los sonidos, tanto con el propósito de revelar las ondas gravitacionales como de descubrir los misterios de esta clase de estrellas, al lograr estudiarlas en mayor profundidad.

Referencia

Search for lensing signatures in the gravitational-wave observations from the first half of LIGO-Virgo’s third observing run. The LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration. arXiv (2021).

Foto:

Representación de ondas gravitacionales continuas. El nuevo estudio simplificará su detección, hasta el momento ligada únicamente a enormes explosiones cósmicas. Crédito: Mark Myers, OzGrav / Universidad Swinburne.

La primera imatge que s’ha captat mai d’un forat negre

Es confirma que els forats negres existeixen. Aquesta és la primera imatge que s’ha enregistrat mai d’un forat negre. L’equip de l’Event Horizon Telescope (EHT) l’ha fet pública avui en sis rodes de premsa simultànies a tot el món. Per primera vegada des que se’n va concebre l’existència, doncs, se sap quin aspecte té l’entorn d’un forat negre.

És la segona prova directa de l’existència dels forats negres, després de la detecció de les ones gravitacionals emeses després de la fusió de dos d’ells en 2016

Un dels forats negres es troba al centre de la Via Làctia (a 26.000 anys llum de la Terra) i l’altre, a 50 milions d’anys llum del nostre planeta

La imatge correspon al forat negre que hi ha al centre de la galàxia M87, a la constel·lació de Virgo, de sis mil milions de masses solars i a una distància de cinquanta milions d’anys llum.

Amb l’esdeveniment d’aquest dimecres, es mostra per primera vegada una imatge de la concepció que va tenir Albert Einstein el 1915: una regió de l’espai amb una força de la gravetat tan gegantina que res no pot sortir-ne.

https://www.lavanguardia.com/ciencia/fisica-espacio/20190410/461565337649/agujero-negro-vistas-galaxia-espacio-video-seo-ext.html

https://www.ara.cat/societat/imatge-forat-negre_0_2213178869.html

La imatge correspon al forat negre que hi ha al centre de la galàxia M87, a la constel·lació de Virgo, de sis mil milions de masses solars i a una distància de cinquanta milions d’anys llum.Les observacions per captar aquestes imatges han requerit molta més precisió que la que pot assolir un sol telescopi. Per aquest motiu es va dissenyar el supertelescopi virtual EHT, que integra les observacions de vuit radiotelescopis situats als Estats Units, Mèxic, Xile, Espanya, Hawaii, l’Antàrtida i actua com un telescopi de la mida de la Terra. Aquesta complexitat ha fet que els científics hagin esmerçat gairebé dos anys a processar les dades de les observacions fetes l’abril del 2017. Continua la lectura de La primera imatge que s’ha captat mai d’un forat negre

Ones gravitacionals: el ressò de quatre esdeveniments còsmics arriba a la Terra

A TV3 una de las sèries de més audiència banalitza tots els conceptes de la mecànica quàntica. Això és bo, qualsevol divulgació de la ciència és bona.

Ho diem així com qui no vol la cosa, forma part del nostre llenguatge i coneixement incorporat, però fa un parell d’anys, no havíem sentit  aquesta paraula de manera tan popular: “Ones gravitacionals”. De fet el treball de recerca de l’alumne que tutoritzo aquest any  té com a títol “Viatjar en el temps” . Parla de les ones gravitacionals  en el treball com si fos un concepte del més normal.

L’anunci de quatre fusions addicionals de forats negres binaris ens aporta més informació sobre la naturalesa de la població d’aquests sistemes binaris en l’Univers i restringeix millor el ritme de successos per a aquest tipus d’esdeveniments.

Anem aprenent i encara ens queda molt. Com va dir Richard Feynman (aquest any es compleixen 100 anys del seu naixement) :

“Si vostè pensa que entén la mecànica quàntica … llavors vostè no entén la mecànica quàntica “

ttps://www.elperiodico.com/es/ciencia/20181203/cuatro-nuevas-detecciones-ondas-gravitacionales-7181432 Continua la lectura de Ones gravitacionals: el ressò de quatre esdeveniments còsmics arriba a la Terra

Una galàxia nana va fregar la Via Làctia fa més de 300 milions d’anys i encara es nota la turbulència (vídeo)

Fa entre 300 i 900 milions d’anys la nostra estimada galàxia, batejada pels antics grecs com a Via Làctia, va patir una sacsejada. Però no, no es va tractar d’un xoc violent sinó d’un impacte gravitacional que encara a dia d’avui es pot veure reflectit en les dades obtingudes pel satèl·lit Gaia de l’Agència Espacial Europea (ESA). Aquesta nova troballa, publicada aquest dimecres a la revista ‘Nature’, arriba de la mà un equip internacional d’investigadors de l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB, UB-IEEC) i de la Universitat de Groningen (Països Baixos). Es tracta d’un dels primers grans descobriments de la missió Gaia,

https://www.lavanguardia.com/ciencia/fisica-espacio/20180919/451917647981/via-lactea-galaxia-sagitario-rozo-gaia.html Continua la lectura de Una galàxia nana va fregar la Via Làctia fa més de 300 milions d’anys i encara es nota la turbulència (vídeo)

Un xoc d’estrelles de neutrons obre una nova era en l’astronomia

 Per primera vegada s’han pogut combinar les ones gravitacionals amb les ones electromagnètiques per estudiar l’Univers. Ones gravitacionals i senyals òptics s’han observat juntes per primera vegada: és l’inici de l’astronomia multi-missatger

La col·lisió crea un kilonova, un tipus d’astre l’existència no s’havia pogut confirmar abans.

No eren estrelles qualssevol. Eren estrelles de neutrons, autèntics zombis còsmics, cadàvers foscos d’astres que van cremar en el passat. Estaven condemnades a una eternitat d’ombres. Però es van atreure i, en unir-se, van tornar a encendre. Durant una fracció de segon van brillar més que una galàxia sencera.

El senyal procedeix d’una regió del cosmos situada a uns 130 milions d’anys llum, en la galàxia NGC 4993, i va ser detectada a la Terra el passat 17 d’agost a les 14.41, hora catalana

http://www.lavanguardia.com/ciencia/20171016/432121891733/ondas-gravitacionales-estrella-de-neutrones-kilonova-ligo-virgo.html Continua la lectura de Un xoc d’estrelles de neutrons obre una nova era en l’astronomia

La detecció d’ones gravitacionals guanya el Nobel de Física 2017

Els científics Rainer Weiss, Barry Barish i Kip Thorne han guanyat el Premi Nobel de Física 2017 pel seu treball en LIGO, el detector d’ones gravitacionals.

http://www.lavanguardia.com/ciencia/20171003/431637004316/premio-nobel-fisica.html

Ya se conoce el ganador del Nobel de Física 2017. El galardón ha recaído en tres físicos, Rainer Weiss, Bary C. Barish y Kip S. Thorne, por su “decisiva contribución al detector LIGO y la observación de las ondas gravitacionales ”, anunció hoy la Real Academia Sueca de las Ciencias.

“Esto es algo completamente nuevo y diferente, ha abierto mundos nunca vistos”, dijo la Real Academia de las Ciencias Sueca en un comunicado sobre el descubrimiento que ha sido reconocido con el Nobel de Física y que tendrá un premio de 9 millones de coronas suecas. ”Una riqueza de descubrimientos espera a aquellos que consigan capturar las ondas e interpretar su mensaje”, añadió el jurado. Continua la lectura de La detecció d’ones gravitacionals guanya el Nobel de Física 2017

Detecten a Europa i Amèrica ones gravitacionals per quarta vegada

El detector europeu VIRGO ha observat per primera vegada ones gravitacionals, pertorbacions còsmiques l’existència va ser prevista per Albert Einstein fa un segle. El laboratori, constituït per dos túnels de tres quilòmetres emplaçats al camp prop a la ciutat italiana de Pisa, s’uneix així a la parella d’instruments nord-americans, anomenats col·lectivament LIGO, que ja van detectar aquestes mateixes senyals en tres ocasions anteriors, la primera vegada d’elles en el 2016.

https://www.elindependiente.com/futuro/2017/09/27/detectan-europa-america-ondas-gravitacionales-cuarta-vez/

Se han observado tanto en Europa (Laboratorio VIRGO, en Italia) como en América (LIGO, en Estados Unidos). Responden al cataclismo de la fusión de dos agujeros negros que debieron de unirse hace dos millones de años. Tan lejos, que sus ecos nos llegan ahora en forma de pliegues del espacio-tiempo llamados ondas gravitacionales.

Es la cuarta vez que los humanos percibimos este rumor del pasado lejanísimo y que nos da pistas de cómo era y se formó el universo, entre otras muchas cosas que aún nos ocultan los agujeros negros.

¿Qué son las ondas gravitacionales?

El 29 de mayo se cumplían 98 años del primer experimento que constató que aquellas “locuras” que estaban tan bellamente descritas en las fórmulas einsteinianas eran ciertas. Comprobar la desviación de la luz era relativamente fácil. Comprobar que se pliega el espacio-tiempo, no. Murió sin confirmarlo. Ahora, gracias a manojos kilométricos de láser podemos saber que la tierra se deforma ante una onda gravitacional, haciendo que la luz llegue un poquito más tarde de lo previsto a un punto determinado.

Continua la lectura de Detecten a Europa i Amèrica ones gravitacionals per quarta vegada

Nou tipus d’ones gravitacionals des d’estrelles de neutrons hauria estat descobert …

Els rumors indiquen que s’ha captat, per primera vegada, l’empremta gravitacional de la fusió de dues estrelles de neutrons.

La detecció de les ones gravitacionals de la fusió de dues estrelles de neutrons marcaria una nova era en l’astronomia, en la qual un mateix fenomen podria veure’s a través de telescopis i ser «escoltat» per mitjà de les vibracions de l’espai-temps, les ones gravitacionals.

Caldrà però esperar la confirmació.

http://www.abc.es/ciencia/abci-maxima-expectacion-ante-posible-hallazgo-nuevo-tipo-ondas-gravitacionales-201708252128_noticia.html Continua la lectura de Nou tipus d’ones gravitacionals des d’estrelles de neutrons hauria estat descobert …

Les matemàtiques que permeten escoltar l’Univers van néixer d’una casualitat

Aquesta setmana s’ha celebrat  el lliurament del ‘Nobel’ de les matemàtiques a Yves Meyer pel seu treball sobre la teoria de les ondetes.

Sense les ondetes, els físics no s’haurien assabentat de l’existència de les ones gravitacionals. Un dia, un company físic va lliurar a Meyer un article sobre ondetes que va pensar que podria interessar-li. Meyer, emocionat en llegir-lo, va agafar el primer tren cap a Marsella per conèixer als seus autors. Les ondetes són una forma de codificar senyals de manera que després es puguin descodificar i tornar a reconstruir. Tot es pot descompondre i emmagatzemar d’un altra manera perquè es possible partir-ho en trossets més petits. Com quan som capaços de tallar la carn perquè el nostre cos sigui capaç de digerir-la desprès pel nostre organisme en forma de uns principis immediats determinats . Totes les parts  es construeixen en base a uns punts de partida, per complexes que siguin. Meyer va aplicar la teoria de de les ondetes al moviment harmònic simple.

http://www.lavanguardia.com/ciencia/20170525/422904471669/premio-abel-matematicas-universo-ondiculas-yves-meyer.html

En septiembre de 2015 la Tierra se estremeció. La colisión de dos agujeros negros a 1.300 millones de años luz generó las ondas gravitacionales que captaron los detectores del experimento LIGO en Estados Unidos. Fue una vibración apenas perceptible; para reconocerla fue necesario un algoritmo que, de hecho, no estuvo listo hasta ese mismo año. Y en la base de dicho algoritmo se encuentran unas herramientas matemáticas llamadas ondículas. Sin las ondículas, los físicos habrían permanecido sordos al eco del encuentro final de los dos cuerpos celestes. Continua la lectura de Les matemàtiques que permeten escoltar l’Univers van néixer d’una casualitat