LIGO, el Boxing Day.

Segunda detección de ondas gravitatorias, GW 151226.

La ilustración del artista representa dos sistemas binarios de agujeros negros en fusión para GW150914 (imagen izquierda) y GW151226 (imagen derecha). Los pares de agujeros negros se muestran juntos en esta ilustración pero en realidad se detectaron en diferentes momentos y en diferentes partes del cielo. Las imágenes han sido escaladas para mostrar la diferencia en las masas de agujeros negros. En el evento GW150914, los agujeros negros eran 29 y 36 veces la masa de nuestro Sol, mientras que en GW151226, los dos agujeros negros pesaban entre 14 y 8 masas solares.
Crédito de la imagen: LIGO / A. Simonnet.

Los dos detectores de ondas gravitacionales LIGO en Hanford Washington y Livingston Louisiana han capturado una segunda señal robusta de dos agujeros negros en sus órbitas finales y luego su coalescencia en un solo agujero negro. Este evento, llamado GW151226, fue visto el 26 de diciembre a las 03:38:53 (en el Tiempo Coordinado Universal, también conocido como Greenwich Mean Time), cerca del final del primer período de observación de LIGO (O1), y fue inmediatamente apodado " el acontecimiento del día de boxeo ", nota de prensa.

Al igual que la primera detección de LIGO, este evento fue identificado pocos minutos después del paso de la onda gravitatoria. Posteriormente, estudios cuidadosos de los instrumentos y entornos alrededor de los observatorios mostraron que la señal observada en los dos detectores era verdaderamente de agujeros negros lejanos, a unos 1.400 millones de años luz de distancia, coincidentemente a la misma distancia que la primera señal detectada. Sin embargo, el evento del Boxing Day difirió de la primera observación gravitatoria de la onda LIGO en algunas maneras importantes.

1. La onda gravitacional llegó a los dos detectores casi al mismo tiempo, lo que indica que la fuente se encuentra en algún lugar en un anillo de cielo a mitad de camino entre los dos detectores. Conociendo nuestro patrón de sensibilidad del detector, podemos agregar que era un poco más probable sobrecarga o bajo los pies en vez de al oeste o al este. Con sólo dos detectores, sin embargo, no podemos reducirlo mucho más que eso. Esto difiere de la primera señal detectada de LIGO (GW150914, a partir del 14 de septiembre de 2015), que vino del sureste, golpeando el detector de Luisiana antes de Washington.
2. Los dos agujeros negros que se fusionaron en el evento del Boxing Day fueron menos masivos (14 y 8 veces la masa de nuestro sol) que los observados en la primera detección GW150914 (36 y 29 veces la masa de nuestro sol). Mientras que esto hizo la señal más débil que GW150914, cuando estos agujeros negros más ligeros se combinaron, su señal cambió en frecuencias más altas que lo traen en la banda sensible de LIGO antes en la fusión que observamos en el acontecimiento de septiembre. Esto nos permitió observar más órbitas que la primera detección-unas 27 órbitas en un segundo aproximadamente (esto se compara con sólo dos décimas de segundo de observación en la primera detección). Combinados, estos dos factores (masas más pequeñas y órbitas más observadas) fueron las claves para permitir que LIGO detectara una señal más débil. También nos permitieron hacer comparaciones más precisas con la Relatividad General. Spoiler: la señal coincide de nuevo con la teoría de Einstein.
3. Por último, pero no menos importante, el evento del Boxing Day reveló que uno de los agujeros negros iniciales estaba girando como una tapa! - y esta es una primera oportunidad para que LIGO pueda decir esto con confianza. Un agujero negro giratorio sugiere que este objeto tiene una historia diferente - p. tal vez "succionó" la masa de una estrella compañera antes o después del colapso de una estrella para formar un agujero negro, obteniéndose girado en el proceso.

Con estas dos detecciones confirmadas, junto con una tercera detección probable hecha en octubre de 2015 (creído también para ser causado por un par de agujeros negros de la fusión, vea nuestro proyecto de papel en binarios negros del agujero en O1 para más información aquí) podemos ahora comenzar a estimar la tasa de coalescencias de agujero negro en el Universo basado no en la teoría, sino en las observaciones reales. Por supuesto, con sólo unas pocas señales, nuestra estimación tiene grandes incertidumbres, pero lo mejor ahora es entre 9 y 240 coalescencias binarias de agujero negro por Gigaparsec cúbico por año, o aproximadamente una cada 10 años en un volumen de un billón de veces el volumen de la galaxia de la Vía Láctea! Felizmente, en sus primeros meses de funcionamiento, los detectores avanzados de LIGO eran lo suficientemente sensibles como para profundizar lo suficiente en el espacio para ver sobre un evento cada dos meses.

Nuestro próximo intervalo de observación, Observando la Ronda N ° 2, o "O2",  comenzará en el otoño de 2016. Con sensibilidad mejorada, esperamos ver más coalescencias de agujeros negros y posiblemente detectar ondas gravitatorias de otras fuentes, como estrella binaria de neutrones fusiones También esperamos que el detector Virgo se una a nosotros más adelante en la carrera de O2. Virgo será enormemente útil para localizar fuentes en el cielo, colapsando ese anillo hasta un parche, pero también ayudándonos a entender las fuentes de las ondas gravitatorias.

LIGO lanza sus datos al público. Esta política de datos abiertos permite a otros analizar nuestros datos, garantizando así que las colaboraciones de LIGO y Virgo no pierdan nada en sus análisis, y con la esperanza de que otros encuentren eventos aún más interesantes. Nuestros datos son compartidos en el LIGO Open Science Center. GW151226 tiene su propia página aquí.

Le invitamos a pasear por la página web del Laboratorio LIGO donde encontrará gráficos para ayudarle a comprender la observación del Día del boxeo, los enlaces al comunicado de prensa y los apuntadores a los documentos científicos si desea profundizar aún más. Allí también encontrará enlaces al sitio web de LIGO Scientific Collaboration, ya nuestra colaboración hermana Virgo, los cuales son fundamentales para estos resultados científicos.

Publicado en  PRL 116, 241103 (2016), enlace.

Publicado en LIGO el 15 de junio del 2.016