LIGO detecta nuevas ondas gravitacionales

[Jaime Rudas]

Francisco Villatoro nos informa que LIGO-Virgo han detectado una nueva onda gravitacional correspondiente a la fusión de dos agujeros negros de 30 masas solares el uno y 8, el otro. Es la primera ve que se observa una fusión de agujeros negros con masas tan diferentes.

[Alriga]

Candidato a contrapartida electromagnética de la fusión binaria de agujeros negros evento onda gravitacional S190521g

Cuando dos agujeros negros giran en espiral uno alrededor del otro y finalmente chocan, greneran ondas de espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales. Debido a que los agujeros negros no emiten luz, no se espera que estos eventos brillen con en luz visible o radiación electromagnética. Sin embargo, veo publicado ayer en Physical Review Letters Candidate Electromagnetic Counterpart to the Binary Black Hole Merger Gravitational-Wave Event S190521g

Reportamos la primera contraparte electromagnética óptica (EM) plausible de una fusión de agujero negro binario. El destello electromagnético detectado por Zwicky Transient Facility (ZTF), es consistente con las expectativas de una fusión de agujero negro binario en el disco de acreción de un núcleo galáctico activo (AGN), y es poco probable que sea debido a la variabilidad intrínseca de esa fuente. La falta de evolución del color implica que no se trata de una supernova y, por el contrario, sugiere un choque a temperatura constante. Otros eventos falsos positivos, como la microlente o un evento de disrupción de marea, se descartan o se limitan.

Recordad que habíamos hablado de la “patada = kick” aquí:

... nuevo modelo predice el estado final de la fusión con mucha mayor precisión que modelos anteriores, incluidos el spin final del agujero negro, la masa final y la velocidad de retroceso "kick" = "patada", ... Me ha sorprendido el "kick", puesto que no lo había oído nombrar antes. Entiendo que el kick se produce para compensar el momento lineal que se llevan las ondas gravitacionales ...

El abstract continúa diciendo:

Si la llamarada se asocia con S190521g, encontramos valores plausibles de: masa total MBBH∼100M⊙, velocidad de la patada vk∼200 km/s con θ∼60º en un disco con relación de aspecto H/a∼0.01 (es decir, altura del disco H y radio a) y densidad del gas ρ∼10E-10 g/cm3

Si dos agujeros negros de masa desigual se fusionan, la explosión de energía de onda gravitacional se emite de forma asimétrica: se envía más hacia un lado que hacia el otro. Esto produce una gran fuerza sobre el agujero negro combinado remanente, dándole una patada=kick extremadamente poderosa. Entiendo que el kick de la fusión de los dos agujeros negros “disparó” el agujero negro resultante a 200 km/s, haciendo que 34 días después de la fusión chocase y atravesase el disco de acreción del agujero negro supermasivo del centro de su galaxia, lo cual produjo una llamarada que incrementó el brillo habitual del núcleo activo de la galaxia J1249 þ 3449 (magnitud aparente 19.1 redshift z=0.438) en 0.3 magnitudes, que es lo que detecto el observatorio ZTF. (El telescopio del ZTF es de 1.2 m de diámetro con una cámara de 600 Mpixel ce cubre 47º de cielo simultáneamente)

El evento S190521g fue identificado por los interferómetros LIGO y VIRGO el 21 de Mayo de 2019 como una onda gravitacional (GW). Los científicos de ZTF, que se encuentra en el Observatorio de Monte Palomar revisaron sus grabaciones de zona que LIGO-VIRGO daba como más probable de origen de la GW y descubrieron 34 días después del merger (en Coma Berenices, en el lugar marcado con la cruz azul) lo que puede ser un destello de luz proveniente de la energía emitida cuando el agujero negro resultante de la fusión atravesó el disco de acreción del AN supermasivo. La energía total de la llamarada la evalúan en 10⁴⁵ J.

Finalmente, el abstract acaba diciendo que la velocidad del kick, como es inferior a la velocidad de escape del agujero negro supermasivo, llevará al agujero negro viajero a entrar en órbita alrededor del AN supermasivo y predicen que va a volver a chocar con el disco de acreción del ANSM en una escala de tiempo de aproximadamente 1.6 años, lo que producirá una nueva llamarada: habrá que estar atentos a partir de noviembre de este año a ver si lo detectan.

El preprint de arxiv publicado anteayer: Candidate Electromagnetic Counterpart to the Binary Black Hole Merger Gravitational Wave Event S190521g

Saludos.

EDITADO 04/09/2020: La información relativa a la Onda Gravitacional G190521 aparece el 2 septiembre en el hilo Onda gravitacional de la Fusion de dos agujeros negros demasiado grandes

[Alriga]

Misión GECAM de ayuda al estudio de fuentes de Ondas Gravitacionales

Ayer, mediante un cohete Larga Marcha 11, China puso en órbita los dos satélites de la misión GECAM, Gravitational Wave High-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor con el objetivo de observar desde el cielo contrapartidas de alta energía electromagnética de ondas gravitacionales detectadas por LIGO, VIRGO y KAGRA.

La misión está diseñada para ayudar en el estudio de estas ondas y permitir determinar su origen en el cielo con mucha más precisión que hasta ahora. Consta de dos satélites, GECAM-A y GECAM-B, que se situarán a ambos lados de la Tierra, uno frente al otro en órbitas de 550-600 km de altura, con una inclinación de 29º

De esta forma sus campos de visión, que se superponen en los extremos permiten observar el firmamento completo durante todo el tiempo. Cada satélite lleva instalados en su cúpula de observación 25 detectores de rayos X/gamma (GRD) y 8 detectores de partículas cargadas (CPD).

El objetivo es que cuando Ligo/Virgo/Kagra detecten una onda gravitacional esa detección se compare con las observaciones realizadas al mismo tiempo por la misión GECAM. Esto permitirá tener una confirmación independiente del origen de la señal observada y se espara poder determinar de dónde viene con una precisión de 1º

Hasta ahora no siempre ha sido posible correlacionar la detección de una onda gravitacional con otras observaciones electromagnéticas realizadas desde el espacio, porque no siempre ha coincidido que alguno de los satélites con instrumentos que hay en órbita estuviera mirando justo en la dirección adecuada. Por eso la misión GECAM se ha diseñado para cubrir el cielo completo.

Los detectores son sensibles en la banda de energía comprendida entre 6 keV y 5 MeV con una intensidad al menos de $2\cdot 10^{-11} \ \dfrac W{m^2}$

Además de detectar la radiación de los eventos de ondas gravitacionales, los satélites GECAM también contribuirán a la detección de GRBs ultralargos, flashes de rayos X, GRBs ricos en rayos X, magnetares y flashes de rayos gamma terrestres.

Fuente: GECAM (Gravitational Wave High-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor)

Si queréis profundizar, el documento técnico es GECAM: An all-time all-sky X/γ monitor in multi-messenger/wavelength era

Aplausos para los chinos por esta magnífica iniciativa. Recordad que la próxima tanda de observaciones Observing Run 4 (O4) de LIGO/VIRGO/KAGRA se iniciará en la primavera de 2022.

Saludos.

[Alriga]

Se acabó, LIGO Observing Run O3 finalizó ayer 27/03/2020 a las 17:00 TU, cuatro días antes de lo previsto por culpa de COVID-19. Durante la campaña O3, los dos LIGOs más VIRGO han detectado 56 eventos de ondas gravitacionales, todo un éxito. Pero también una decepción: en ninguno de los 56 se ha detectado contrapartida electromagnética, es decir, ninguno de los 56 eventos ha sido "multimensajero" como lo fue la fusión de 2 estrellas de neutrones GW170817 detectada el 17 de agosto de 2017 y de la que tanto aprendimos.

Ahora empiezan a publicar análisis de esos 56 eventos. Hoy publican que 2 de ellos los GW200105 y GW200115 fueron fusiones de 1 agujero negro con 1 estrella de neutrones, algo que aun no se había detectado antes.

• GW200105 fue la fusión de un AN de 9 masas solares con una EN de 1.9 masas solares. Fue detectado por LIGO Livingston y Virgo
• GW200115 fue la fusión de un AN de 6 masas solares con una EN de 1.5 masas solares. Fue detectado por LIGO Livingston, LIGO Hanford y Virgo

Como tenemos la suerte de contar con la excelente divulgación en castellano que realiza el equipo español de LIGO ubicado en las Islas Baleares, no digo nada más, os remito a ellos para más detalles: La UIB participa en la detección, por primera vez, de ondas gravitacionales causadas por la fusión de estrellas de neutrones y agujeros negros

Como la noticia es tan reciente, la web del documento científico en The Astrophysical Journal Letters está colapsada y no me deja acceder, el enlace es Observation of Gravitational Waves from Two Neutron Star–Black Hole Coalescences

Saludos.

Descubrimiento fusion BH-NS.pdf

ACTUALIZADO: Veo que La Mula Francis ha escrito también una entrada sobre el tema, pero después que La web de Física

GW200115 y GW200105: dos fusiones de estrella de neutrones y agujero negro en LIGO-Virgo Run O3b