La Universitat de València participa en la detecció d’un objecte misteriós que es fusiona amb un forat negre

La Universitat de València ha participat en la troballa d’un objecte compacte d’aproximadament 2,6 masses solars i el situa en un interval entre l’estrella de neutrons més massiva i el forat negre més lleuger mai vist. L’observació aïllada d’aquesta ona, anomenada GW190814, es va fer a la Terra l’agost de 2019 per part dels detectors Advanced Virgo a l’Observatori Gravitatori Europeu (a Itàlia) i els dos Advanced LIGO (als Estats Units), però encara no permet distingir si aquest objecte és un forat negre o una estrella de neutrons. El descobriment acaba de publicar-se en The Astrophysical Journal Letters.

GW190814 és un objecte d’unes 2,6 masses solars, la qual cosa el situa dins del “buit en la distribució de masses”, una zona que presenta una manca d’observacions d’objectes compactes amb masses entre 2,5 i 5 masses solars. Aquesta zona es tracta d’un interval de masses aparentment massa petites per a un forat negre i massa grans per a una estrella de neutrons. Tant les estrelles de neutrons com els forats negres es formen quan les estrelles molt massives esgoten el seu combustible nuclear i exploten com a supernoves. El que queda després de l’explosió depèn de la quantitat que roman del nucli de l’estrella. Els nuclis menys massius tendeixen a formar estrelles de neutrons, mentre que els més massius col·lapsen en forats negres. Per a la comunitat científica, entendre si hi ha un buit en la distribució de masses en aquest interval, i per què, ha estat un enigma.

José Antonio Font, catedràtic d’Astronomia de la Universitat de València i coordinador del grup Virgo a València destaca que “la natura de l’objecte continua sent un misteri, ja que aquesta observació d’ones gravitatòries per si mateixa no ens permet distingir si es tracta d’un forat negre o d’una estrella de neutrons. Fa uns 800 milions d’anys, l’objecte es va fusionar amb un forat negre de 23 masses solars i, en fer-ho, va generar un forat negre final d’unes 25 vegades la massa del Sol. La fusió va emetre una intensa ona gravitatòria que els tres instruments de la xarxa LIGO-Virgo van detectar el 14 d’agost de 2019”. El senyal associat a aquesta fusió tan inusual va ser clarament detectat amb una relació global senyal-soroll de 25. Gràcies principalment al retard entre els temps d’arribada del senyal en els detectors, és a dir, els dos Advanced LIGO als EUA i l’Advanced Virgo a Itàlia, la xarxa dels 3 detectors va ser capaç de localitzar l’origen de la font que generà l’ona en uns 19 graus quadrats.

Segons l’equip investigador, una de les peculiaritats d’aquest esdeveniment és que la fusió mostra la proporció més inusual registrada fins a la data entre masses d’un sistema binari, la massa més gran és aproximadament 9 vegades més massiva que la massa menor. Així mateix, expliquen les raons probables per les quals aquest esdeveniment no va ser vist en l’espectre electromagnètic. En primer lloc, aquest esdeveniment estava sis vegades més lluny que GW170817, cosa que dificulta la detecció de qualsevol senyal electromagnètic. En segon lloc, si la col·lisió va involucrar dos forats negres, probablement no hi va haver cap emissió en l’espectre electromagnètic. En tercer lloc, si l’objecte més petit del sistema va ser, de fet, un estel de neutrons, el seu company forat negre 9 vegades més massiu podria haver-se’l engolit sencer; fet que no produiria cap emissió electromagnètica.

José Antonio Font apunta que “l’anàlisi de la majoria de senyals anunciats per LIGO i Virgo fins a la data ha transcorregut sense grans sobresalts ja que les masses involucrades han facilitat la identificació precisa del tipus d’objectes”. Font conclou que “afortunadament, amb GW190814, com també va passar en part amb GW190425, entrem en un terreny on les conclusions ja no són tan senzilles. Aquest és un senyal apassionant en qüestionar les nostres idees sobre la formació dels objectes compactes. Benvingut siga!”.

La Col·laboració Virgo

La Col·laboració Virgo està formada per aproximadament 550 membres de 106 institucions en 12 països diferents.

L’Observatori Gravitatori Europeu (EGO) alberga el detector Virgo prop de Pisa, Itàlia, i està finançat pel Centre Nacional per a la recerca Científica (CNRS) a França, l’Institut Nacional de Física Nuclear (INFN) a Itàlia, i Nikhef, l’Institut nacional de Física Subatòmica als Països Baixos.

Contribució española

Cinc grups a Espanya estan contribuint a l’astronomia d’ones gravitatòries de LIGO-Virgo en àrees que van des del modelatge teòric de les fonts astrofísiques fins a la millora de la sensibilitat del detector per als períodes d’observació actuals i futurs. Dos grups, a la Universitat dels Illes Balears (UIB) i a l’Institut Gallec de Física de Altes Energies (IGFAE) de la Universitat de Santiago de Compostel·la (USC), formen part de la Col·laboració Científica LIGO; mentre que la Universitat de València (UV), l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i l’IFAE de Barcelona són membres de Virgo.

La contribució espanyola està finançada per l’Agència Estatal d’Investigació, el Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats, a través dels programes AYA i FPN, programes d’Excel·lència Severo Ochoa i María de Maeztu, programes de finançament de la Unió Europea, Fons FEDER, fons social Europeu, Vicepresidència i Conselleria d’Innovació, Recerca i Turisme, Conselleria d’Educació, i Universitats del Govern de les Illes Balears, Conselleria d’Innovació, Universitats, Ciència i Societat Digital de la Generalitat Valenciana, programa CERCA de la Generalitat de Catalunya, i tenen el suport de la Xarxa Espanyola de Supercomputació (RES).

Deixa el teu comentari