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Los detectores LIGO y VIRGO de ondas gravitacionales recientemente renovados han tenido un abril agitado, detectando cinco posibles fusiones de agujeros negros. Esta ráfaga de detecciones aumenta la necesidad de métodos rápidos y precisos para extraer las propiedades de la fusión de los agujeros negros a partir de las señales de ondas gravitacionales medidas. Actualmente, los investigadores confían en métodos de ajuste basados en métodos numéricos aplicados a la relatividad. Estos métodos pueden ser computacionalmente intensivos y son inexactos para algunas masas de agujeros negros y velocidades de rotación.
La novedad es que Sean McWilliams de la Universidad de West Virginia, Morgantown, ha propuesto un nuevo método analítico para calcular las propiedades de los agujeros negros a partir de datos de ondas gravitacionales que podría proporcionar la información casi instantáneamente. Dado que el método se basa en una descripción de los principios básicos de la fusión, McWilliams espera que pueda abordar combinaciones de parámetros que están fuera del alcance de la relatividad numérica.
Encontrar las soluciones exactas de las ecuaciones de Einstein para una fusión de agujeros negros es impensable actualmente. Pero McWilliams ha simplificado el problema haciendo dos aproximaciones:
Usando estas condiciones, McWilliams deriva expresiones analíticas para la señal de onda gravitacional en un detector en función de los parámetros de la fusión. Luego ha comparado sus predicciones con las realizadas mediante modelos basados en relatividad numérica para una amplia gama de eventos de fusión, incluidos los de dos agujeros negros con masas similares, aquellos en los que las masas difieren significativamente y los de coalescencias de agujeros negros con grandes velocidades de rotación. Dentro de la precisión de la relatividad numérica, McWilliams afirma que los dos conjuntos de soluciones son indistinguibles.
La noticia hace meses que corre por Internet, el preprint de arxiv es de septiembre de 2018, pero no hice eco porque me parecía “demasiado bonito para ser verdad” Pero como resulta que anteayer el artículo apareció publicado en la prestigiosa (peer-reviewed) Physical Review Letters os lo enlazo: Analytical Black-Hole Binary Merger Waveforms (Sean T. McWilliams) para disfrute de físicos relativistas y de matemáticos de La web de Física.
Parece mentira, pero no todo está ya descubierto en el campo de las matemáticas de la Relatividad General, ¿recordáis este hilo de hace tres años?: Expresión analítica exacta del Horizonte de Sucesos durante la fusión de 2 agujeros negros
Estaremos atentos a posteriores análisis que validen o refuten las conclusiones de McWilliams, ya que han aparecido algunas dudas: Lionel London, astrónomo de LIGO del MIT, opina que McWilliams aún tiene que confiar en simulaciones para modelar una parte de la señal que es clave para determinar las masas de los agujeros negros iniciales. Y dice que los cálculos de McWilliams dependen de ciertas suposiciones simplificadoras, pero no proporcionan estimaciones de las incertidumbres que conllevan. London opina que las fórmulas son más un "ansatz", una suposición educada sobre cómo debería verse la señal, que una solución exacta al problema.
Neil Cornish, astrónomo de ondas gravitacionales de Montana State University valora positivamente el trabajo, pero está de acuerdo con London en que es demasiado pronto para reemplazar la relatividad numérica: Theorist calculates the incalculable siren song of merging black holes
Saludos.
La novedad es que Sean McWilliams de la Universidad de West Virginia, Morgantown, ha propuesto un nuevo método analítico para calcular las propiedades de los agujeros negros a partir de datos de ondas gravitacionales que podría proporcionar la información casi instantáneamente. Dado que el método se basa en una descripción de los principios básicos de la fusión, McWilliams espera que pueda abordar combinaciones de parámetros que están fuera del alcance de la relatividad numérica.
Encontrar las soluciones exactas de las ecuaciones de Einstein para una fusión de agujeros negros es impensable actualmente. Pero McWilliams ha simplificado el problema haciendo dos aproximaciones:
- La primera aproxima el espacio-tiempo de dos agujeros negros coalescentes como si fuese una perturbación del espacio-tiempo del agujero negro producido por la fusión.
- La segunda supone que ciertos efectos no lineales permanecen pequeños durante el proceso de coalescencia.
Usando estas condiciones, McWilliams deriva expresiones analíticas para la señal de onda gravitacional en un detector en función de los parámetros de la fusión. Luego ha comparado sus predicciones con las realizadas mediante modelos basados en relatividad numérica para una amplia gama de eventos de fusión, incluidos los de dos agujeros negros con masas similares, aquellos en los que las masas difieren significativamente y los de coalescencias de agujeros negros con grandes velocidades de rotación. Dentro de la precisión de la relatividad numérica, McWilliams afirma que los dos conjuntos de soluciones son indistinguibles.
La noticia hace meses que corre por Internet, el preprint de arxiv es de septiembre de 2018, pero no hice eco porque me parecía “demasiado bonito para ser verdad” Pero como resulta que anteayer el artículo apareció publicado en la prestigiosa (peer-reviewed) Physical Review Letters os lo enlazo: Analytical Black-Hole Binary Merger Waveforms (Sean T. McWilliams) para disfrute de físicos relativistas y de matemáticos de La web de Física.
Parece mentira, pero no todo está ya descubierto en el campo de las matemáticas de la Relatividad General, ¿recordáis este hilo de hace tres años?: Expresión analítica exacta del Horizonte de Sucesos durante la fusión de 2 agujeros negros
Estaremos atentos a posteriores análisis que validen o refuten las conclusiones de McWilliams, ya que han aparecido algunas dudas: Lionel London, astrónomo de LIGO del MIT, opina que McWilliams aún tiene que confiar en simulaciones para modelar una parte de la señal que es clave para determinar las masas de los agujeros negros iniciales. Y dice que los cálculos de McWilliams dependen de ciertas suposiciones simplificadoras, pero no proporcionan estimaciones de las incertidumbres que conllevan. London opina que las fórmulas son más un "ansatz", una suposición educada sobre cómo debería verse la señal, que una solución exacta al problema.
Neil Cornish, astrónomo de ondas gravitacionales de Montana State University valora positivamente el trabajo, pero está de acuerdo con London en que es demasiado pronto para reemplazar la relatividad numérica: Theorist calculates the incalculable siren song of merging black holes
Saludos.