Vés al contingut

Observació d'ones gravitacionals

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Plantilla:Infotaula esdevenimentObservació d'ones gravitacionals
Imatge
TipusAstronomia observacional Modifica el valor a Wikidata
Part deMulti-messenger astronomy (en) Tradueix Modifica el valor a Wikidata
Mesura de LIGO de les ones gravitacionals en el detector de Livingston (esquerra) i en el detector de Hanford (dreta), comparats amb els valors teòrics.

La primera detecció d'ones gravitacionals fou anunciada l'11 de febrer de 2016, fruit de la col·laboració entre LIGO, VIRGO i GEO600. Les ones gravitacionals són produïdes per la fusió de dos forats negres a uns 410 megaparsecs de la Terra[1][2][3][4][5] (uns 1.300 milions d'anys llum[6]). El senyal va rebre el codi GW150914.[1][2]

Ones gravitacionals

[modifica]
Article principal: Ona gravitacional

Les ones gravitacionals van ser predites el 1916[7][8] per Albert Einstein, com una conseqüència de la seva teoria de la relativitat general. Es va poder observar[9] l'evidència indirecta de les ones gravitacionals l'any 1974 a través del moviment del púlsar del sistema estel·lar binari PSR B1913+16, observació per la qual Russell Alan Hulse i Joseph Hooton Taylor, Jr. van rebre premi Nobel de Física de 1993.

Nomenclatura

[modifica]

Els esdeveniments d'ones gravitacionals es nomenem amb el prefix GW. Els dos següents nombres indiquen l'any de la detecció, els dos següents el mes i els dos últims nombres el dia. Esdeveniments que no s'han pogut confirmar s'anomenen LVT (per LIGO-Virgo trigger).

Detectors de LIGO

[modifica]
Braç nord de l'observatori de LIGO en Hanford

LIGO opera dos observatoris d'ones gravitacionals a la vegada: l'Observatori LIGO Livingston (30°33′46.42″N 90°46′27.27″O / 30.5628944, -90.7742417) a Livingston, Louisiana, i l'Observatori LIGO Hanford, al DOE Hanford Site (46°27′18.52″N 119°24′27.56″O / 46.4551444, -119.4076556), localitzat prop de Richland, Washington. Aquests llocs estan separats per 3.002 quilòmetres. Les operacions inicial de LIGO, entre 2002 i 2010, no van detectar cap ona gravitacional. Aquest període va estar seguit per un tancament de diversos anys mentre es reemplaçaven els detectors per d'altres millorats, la versió "Advanced LIGO".[10] Al febrer 2015, els dos detectors van entrar en el mode d'enginyeria o preparació.[11] Va ser durant aquest període quan es va detectar el primer esdeveniment, ja que la fase d'operació científica formal no va començar fins al 18 de setembre de 2015.

Fusió de forats negres

[modifica]

De tots els esdeveniments observats fins ara tots menys un han estat la fusió de dos forats negres.

Es pensa que els objectes resultants de la fusió son forats negres en rotació.[12]

Fusió d'estrelles de neutrons

[modifica]

Només una de les deteccions realitzades fins ara (GW170817) ha estat producte de la fusió de dues estrelles de neutrons produint una kilonova.[13][14] Aquest esdeveniment es va observar també en l'espectre electromagnètic confirmant les observacions i inaugurant l'astronomia multimissanger amb ones gravitacionals.[15][16]

Llista d'ones gravitacionals detectades

[modifica]
List of binary merger events[17][18]
Esdeveniment Data de detecció (UTC) DataPublicació Àrea de Localitació[n 1]

(deg²)

Distància(Mpc)[n 2] Energiairradiada

(c²M☉)[n 3]

Chirp mass (M☉)[n 4] Spin efectiu[n 5] Primari Secundari Resultant Notes Ref
Tipus Massa (M☉) Tipus Massa (M☉) Tipus Massa (M☉) Spin[n 6]
GW150914 2015-09-14

09:50:45

2016-02-11
179; provinent del sud
430+150
−170
3,1+0,4
−0,4
28,6+1,6
−1,5
−0,01+0,12
−0,13
FN[n 7]
35,6+4,8
−3,0
BN

[n 8]

30,6+3,0
−4,4
FN
63,1+3,3
−3,0
0,69+0,05
−0,04
 Primera detecció d'una ona gravitacional. Primera fusió de forats negres observada [24][25][23]
GW151012 2015-10-12

09∶54:43

2016-06-15
1.555
1.060+540
−480
1,5+0,5
−0,5
15,2+2,0
−1,1
0,04+0,28
−0,19
FN
23,3+14,0
−5,5
FN
13,6+4,1
−4,8
FN
35,7+9,9
−3,8
0,67+0,13
−0,11
 Originalment candidat LVT151012, acceptat des de Novembre de 2018 [26][18][17]
GW151226 2015-12-26

03:38:53

2016-06-15
1.033
440+180
−190
1,0+0,1
−0,2
8,9+0,3
−0,3
0,18+0,20
−0,12
FN
13,7+8,8
−3,2
FN
7,7+2,2
−2,6
FN
20,5+6,4
−1,5
0,74+0,07
−0,05
 [27][28]
GW170104 2017-01-04

10∶11:58

2017-06-01
924
960+430
−410
2,2+0,5
−0,5
21,5+2,1
−1,7
−0,04+0,17
−0,20
FN
31,0+7,2
−5,6
FN
20,1+4,9
−4,5
FN
49,1+5,2
−3,5
0,66+0,08
−0,10
 [19][29]
GW170608 2017-06-08

02:01:16

2017-11-16
396; provinent del nord
320+120
−110
0,9+0,0
−0,1
7,9+0,2
−0,2
0,03+0,19
−0,07
FN
10,9+5,3
−1,7
FN
7,6+1,3
−2,1
FN
17,8+3,2
−0,7
0,69+0,04
−0,04
 Fusió dels dos forats negres menys massius [30]
GW170729 2017-07-29

18:56:29

2018-11-30
1033
2.750+1.350
−1.320
4,8+1,7
−1,7
35,7+6,5
−4,7
0,36+0,21
−0,25
FN
50,6+16,6
−10,2
FN
34,3+9,1
−10,1
FN
80,3+14,6
−10,2
0,81+0,07
−0,13
 Fusió dels dos forats negres més massius. Esdeveniment més llunyà detectat. [18]
GW170809 2017-08-09

08:28:21

2018-11-30
340
990+320
−380
2,7+0,6
−0,6
25,0+2,1
−1,6
0,07+0,16
−0,16
FN
35,2+8,3
−6,0
FN
23,8+5,2
−5,1
FN
56,4+5,2
−3,7
0,70+0,08
−0,09
 [18]
GW170814 2017-08-14

10∶30:43

2017-09-27
87; cap a la constel·lació de Eridanus
580+160
−210
2,7+0,4
−0,3
24,2+1,4
−1,1
0,07+0,12
−0,11
FN
30,7+5,7
−3,0
FN
25,3+2,9
−4,1
FN
53,4+3,2
−2,4
0,72+0,07
−0,05
 Primera detaccio feta per tres detectors. Primera mesura de la polarització d'ones gravitatòries [31][32]
GW170817 2017-08-17

12∶41:04

2017-10-16
16; NGC 4993
40+10
−10
≥0.04
1,186+0,001
−0,001
0,00+0,02
−0,01
EN
1,46+0,12
−0,10
EN
1,27+0,09
−0,09
EN
≤2.8[n 9]
≤0.89
 Primera fusió de dues estrelles de neutrons. Primera observació electromagnètica del mateix fenomen. Esdeveniment més proper detectat [22][34][35]
GW170818 2017-08-18

02:25:09

2018-11-30
39
1.020+430
−360
2,7+0,5
−0,5
26,7+2,1
−1,7
−0,09+0,18
−0,21
FN
35,5+7,5
−4,7
FN
26,8+4,3
−5,2
FN
59,8+4,8
−3,8
0,67+0,07
−0,08
 [18]
GW170823 2017-08-23

13:13:58

2018-11-30
1651
1.850+840
−840
3,3+0,9
−0,8
29,3+4,2
−3,2
0,08+0,20
−0,22
FN
39,6+10,0
−6,6
FN
29,4+6,3
−7,1
FN
65,6+9,4
−6,6
0,71+0,08
−0,10
 [18]

Vegeu també

[modifica]

Notes

[modifica]
  1. ↑ Àrea el cel on es va poder localitzar la font.
  2. ↑ 1 Mpc és aproximadament 3.26 anys llum.
  3. ↑ c²M☉ és aproximadament 1.8×103 foe; 1.8×1047 J; 1.8×1054 erg; 4.3×1046 cal; 1.7×1044 BTU; 5.0×1040 kWh, o 4.3×1037 tones de TNT
  4. ↑ La massa de xip, molt semblant a la mitjana geomètrica de les masses binàries, és el paràmetre binari més rellevant per a l'evolució de la forma d'ona gravitatòria inspirada i, per tant, és la massa que es pot mesurar amb més precisió.
  5. ↑ El paràmetre de gir inspirador efectiu adimensional és una combinació lineal ponderada en massa dels components dels girs dels forats negres alineats amb l'eix orbital.[19][18] i té valors que van des de -1 a 1 (els extrems corresponen a situacions amb els dos girs del forat negre exactament antialineats i alineats, respectivament, amb el moment angular orbital).[20] És el paràmetre de spin més rellevant per a l'evolució de la forma d'ona gravitatòria inspirada, i es pot mesurar amb més precisió que els dels BHs anteriors a la fusió.[21]
  6. ↑ Valors de la adimensional paràmetre de gir cJ/GM² per als forats negres van des de zero fins a un màxim d'un. Les propietats macroscòpiques d'un forat negre astrofísic (no carregat) aïllat estan completament determinades per la seva massa i gir. Els valors per a altres objectes poden superar un. El valor més gran conegut per a una estrella de neutrons és ≤ 0,4, i les equacions d'estat utilitzades habitualment limitarien aquest valor a <0,7.[22]
  7. ↑ L'estimació de gir és 0,26+0,52
    −0,24    .[23]
  8. ↑ L'estimació de gir és 0,32+0,54
    −0,29    .[23]
  9. ↑ A més de la pèrdua de massa a causa de l'emissió de GW que es va produir durant la fusió, es creu que l'esdeveniment va expulsar 0,05±0,02 massa solar de material.[33]

Referències

[modifica]
  1. ↑ 1,0 1,1 Abbott, B.P. et al. (2016).
  2. ↑ 2,0 2,1 Naeye, Robert «Gravitational Wave Detection Heralds New Era of Science». Sky and Telescope, 11-02-2016 [Consulta: 11 febrer 2016].
  3. ↑ Overbye, Dennis (11 February 2016).
  4. ↑ Clark, Stuart (11 February 2016).
  5. ↑ Castelvecchi, Davide; Witze, Witze (11 February 2016).
  6. ↑ «Exciting news: Gravitational Waves detected!» (en anglès). Bruce Allen, 11-02-2016. Arxivat de l'original el 2016-03-02. [Consulta: 19 febrer 2016].
  7. ↑ Einstein, A «Näherungsweise Integration der Feldgleichungen der Gravitation». Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin, part 1, 6-1916, p. 688–696.
  8. ↑ Einstein, A «Über Gravitationswellen». Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin, part 1, 1918, p. 154–167.
  9. ↑ Finley, Dave. «Einstein's gravity theory passes toughest test yet: Bizarre binary star system pushes study of relativity to new limits.». Phys.Org.
  10. ↑ [[enllaç sense format] http://spie.org/newsroom/technical-articles/videos/ligo-hanford-spie-video «Gravitational wave detection a step closer with Advanced LIGO »].
  11. ↑ «LIGO Hanford's H1 Achieves Two-Hour Full Lock», 01-02-2015. Arxivat de l'original el 2015-09-22. [Consulta: 12 febrer 2016].
  12. ↑ «Observation Of Gravitational Waves From A Binary Black Hole Merger».
  13. ↑ Veilleux, S.; Kutyrev, A.; Gatkine, P.; Sakamoto, T. «A luminous blue kilonova and an off-axis jet from a compact binary merger at z = 0.1341» (en anglès). Nature Communications, 9, 1, 16-10-2018, p. 4089. DOI: 10.1038/s41467-018-06558-7. ISSN: 2041-1723.
  14. ↑ ChoOct. 16, Adrian; 2017; Am, 10:00. «Merging neutron stars generate gravitational waves and a celestial light show» (en anglès), 13-10-2017. [Consulta: 11 desembre 2018].
  15. ↑ B. P. Abbott et al «Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger». The Astrophysical Journal Letters, 16-10-2017.
  16. ↑ Metzger, Brian D. «Welcome to the Multi-Messenger Era! Lessons from a Neutron Star Merger and the Landscape Ahead». arXiv:1710.05931 [astro-ph], 16-10-2017.
  17. ↑ 17,0 17,1 «1-OGC: The first open gravitational-wave catalog of binary mergers from analysis of public Advanced LIGO data», 05-11-2018. [Consulta: 10 novembre 2018].
  18. ↑ 18,0 18,1 18,2 18,3 18,4 18,5 18,6 «GWTC-1: A Gravitational-Wave Transient Catalog of Compact Binary Mergers Observed by LIGO and Virgo during the First and Second Observing Runs», 30-11-2018. Arxivat de l'original el 2 de desembre 2018. [Consulta: 1r desembre 2018].
  19. ↑ 19,0 19,1 Abbott, B. P. «GW170104: Observation of a 50-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence at Redshift 0.2». Physical Review Letters, 118, 01-06-2017, p. 221101. DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.221101.
  20. ↑ Farr, W. M.; Stevenson, S.; Miller, M. C.; Mandel, I. «Distinguishing spin-aligned and isotropic black hole populations with gravitational waves». Nature, 548, 7667, 2017, p. 426–429. DOI: 10.1038/nature23453.
  21. ↑ Vitale, S.; Lynch, R.; Raymond, V.; Sturani, R. «Parameter estimation for heavy binary-black holes with networks of second-generation gravitational-wave detectors». Physical Review D, 95, 6, 2017. DOI: 10.1103/PhysRevD.95.064053.
  22. ↑ 22,0 22,1 Abbott, B. P. et al «GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral». Physical Review Letters, 119, 16, 16-10-2017. DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.161101.
  23. ↑ 23,0 23,1 23,2 The LIGO Scientific Collaboration and The Virgo Collaboration. An improved analysis of GW150914 using a fully spin-precessing waveform model, 3 juny 2016. DOI 10.1103/PhysRevX.6.041014. 
  24. ↑ Abbott, B. P. «Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger». Physical Review Letters, 116, 6, 11-02-2016, p. 061102. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102.
  25. ↑ Tushna Commissariat «LIGO detects first ever gravitational waves – from two merging black holes». Physics World, 11-02-2016.
  26. ↑ Abbott, B. P. «Binary Black Hole Mergers in the first Advanced LIGO Observing Run». Physical Review X, 6, 21-10-2016, p. 041015. DOI: 10.1103/PhysRevX.6.041015.
  27. ↑ Abbott, B. P. «GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence». Physical Review Letters, 116, 24, 15-06-2016, p. 241103. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.241103.
  28. ↑ GW151226: A Second Confirmed Source of Gravitational Radiation, 15 juny 2016. 
  29. ↑ Overbye, Dennis «Gravitational Waves Felt From Black-Hole Merger 3 Billion Light-Years Away». New York Times, 01-06-2017 [Consulta: 1r juny 2017].
  30. ↑ Abbott, Benjamin P. «GW170608: Observation of a 19-solar-mass Binary Black Hole Coalescence». The Astrophysical Journal Letters, 851, 2, 18-12-2017. DOI: 10.3847/2041-8213/aa9f0c.
  31. ↑ Abbott, Benjamin P. «GW170814: A three-detector observation of gravitational waves from a binary black hole coalescence». Phys. Rev. Lett., 119, 14, 06-10-2017, p. 141101. DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.141101.
  32. ↑ Overbye, Dennis «New Gravitational Wave Detection From Colliding Black Holes». The New York Times, 27-09-2017 [Consulta: 28 setembre 2017].
  33. ↑ Drout, M. R.; Piro, A. L.; Shappee, B. J.; Kilpatrick, C. D. et al. «Light curves of the neutron star merger GW170817/SSS17a: Implications for r-process nucleosynthesis». Science, 16-10-2017, p. eaaq0049. DOI: 10.1126/science.aaq0049.
  34. ↑ Abbott, B. P. «Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger». The Astrophysical Journal, 848, 2, 10-2017, p. L12. DOI: 10.3847/2041-8213/aa91c9.
  35. ↑ Cho, Adrian «Merging neutron stars generate gravitational waves and a celestial light show». Science, 16-10-2017 [Consulta: 16 octubre 2017].

Enllaços externs

[modifica]
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Observació_d%27ones_gravitacionals&oldid=34218643»