Observació d'ones gravitacionals

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Infotaula d'esdeveniment astronòmicObservació d'ones gravitacionals
Modifica les dades 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.[10]

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".[11] Al febrer 2015, els dos detectors van entrar en el mode d'enginyeria o preparació.[12] 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.[13]

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.[14][15] Aquest esdeveniment es va observar també en l'espectre electromagnètic confirmant les observacions i inaugurant l'astronomia multimissanger amb ones gravitacionals.[16][17]

Llista d'ones gravitacionals detectades[modifica]

List of binary merger events[18][19]
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 [25][26][24]
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 [27][19][18]
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
[28][29]
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
[20][30]
GW170608 2017-06-08

02:01:16

2017-11-16
396; provinent del nord
320+120
−110
0,9+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 [31]
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. [19]
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
[19]
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 [32][33]
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+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 [23][35][36]
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
[19]
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
[19]

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 1,8×106 foe; 1,8×1050 J; 1,8×1057 erg; 4,3×1049 cal; 1,7×1047 BTU; 5,0×1043 kWh, o 4,3×1040 tones de TNT
  4. The chirp mass, very roughly similar to the geometric mean of the binary's masses, is the binary parameter most relevant to the evolution of the inspiral gravitational waveform, and thus is the mass that can be measured most accurately.
  5. The dimensionless effective inspiral spin parameter is a mass-weighted linear combination of the components of the black holes' spins aligned with the orbital axis[20][19] and has values ranging from −1 to 1 (the extremes correspond to situations with both black hole spins exactly antialigned and aligned, respectively, with orbital angular momentum).[21] It is the spin parameter most relevant to the evolution of the inspiral gravitational waveform, and can be measured more accurately than those of the premerger BHs.[22]
  6. Values of the dimensionless spin parameter cJ/GM2 for black holes range from zero to a maximum of one. The macroscopic properties of an isolated astrophysical (uncharged) black hole are fully determined by its mass and spin. Values for other objects can potentially exceed one. The largest value known for a neutron star is ≤ 0.4, and commonly used equations of state would limit that value to < 0.7.[23]
  7. Spin estimate is 0,26+0,52
    −0,24
    .[24]
  8. Spin estimate is 0,32+0,54
    −0,29
    .[24]
  9. Besides the loss of mass due to GW emission that occurred during the merger, the event is thought to have ejected 0,05±0,02 solar mass of material.[34]

Referències[modifica]

  1. 1,0 1,1 Abbott, B.P. et al. (2016). Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; el nom «PRL-20160211» està definit diverses vegades amb contingut diferent. Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; el nom «PRL-20160211» està definit diverses vegades amb contingut diferent.
  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]. Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; el nom «Naeye» està definit diverses vegades amb contingut diferent.
  3. Overbye, Dennis (11 February 2016). Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; el nom «NYT-20160212» està definit diverses vegades amb contingut diferent. Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; el nom «NYT-20160212» està definit diverses vegades amb contingut diferent.
  4. Clark, Stuart (11 February 2016). Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; el nom «Clark 2016» està definit diverses vegades amb contingut diferent. Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; el nom «Clark 2016» està definit diverses vegades amb contingut diferent.
  5. Castelvecchi, Davide; Witze, Witze (11 February 2016). Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; el nom «Discovery 2016» està definit diverses vegades amb contingut diferent. Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; el nom «Discovery 2016» està definit diverses vegades amb contingut diferent.
  6. «Exciting news: Gravitational Waves detected!» (en anglès). Bruce Allen, 11-02-2016. [Consulta: 19 febrer 2016].
  7. Einstein, A «Näherungsweise Integration der Feldgleichungen der Gravitation». Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin, part 1, juny 1916, pàg. 688–696.
  8. Einstein, A «Über Gravitationswellen». Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin, part 1, 1918, pàg. 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. Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; no s'ha proporcionat text per les refs amb l'etiqueta Nature_11Feb16
  11. [http://spie.org/newsroom/technical-articles/videos/ligo-hanford-spie-video «Gravitational wave detection a step closer with Advanced LIGO »].
  12. «LIGO Hanford's H1 Achieves Two-Hour Full Lock », febrer 2015.
  13. «Observation Of Gravitational Waves From A Binary Black Hole Merger». Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; el nom «DetectionScienceSummary» està definit diverses vegades amb contingut diferent. Error de citació: Etiqueta <ref> no vàlida; el nom «DetectionScienceSummary» està definit diverses vegades amb contingut diferent.
  14. Veilleux, S.; Kutyrev, A.; Gatkine, P.; Sakamoto, T.; Im, M. «A luminous blue kilonova and an off-axis jet from a compact binary merger at z = 0.1341» (en en). Nature Communications, 9, 1, 16-10-2018, pàg. 4089. DOI: 10.1038/s41467-018-06558-7. ISSN: 2041-1723. PMC: PMC6191439. PMID: 30327476.
  15. ChoOct. 16, Adrian; 2017; Am, 10:00. «Merging neutron stars generate gravitational waves and a celestial light show» (en en), 13-10-2017. [Consulta: 11 desembre 2018].
  16. B. P. Abbott et al «Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger». The Astrophysical Journal Letters, 16-10-2017.
  17. 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.
  18. 18,0 18,1 «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].
  19. 19,0 19,1 19,2 19,3 19,4 19,5 19,6 «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. [Consulta: 1r desembre 2018].
  20. 20,0 20,1 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, pàg. 221101. arXiv: 1706.01812. Bibcode: 2017PhRvL.118v1101A. DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.221101.
  21. Farr, W. M.; Stevenson, S.; Miller, M. C.; Mandel, I.; F arr, B. «Distinguishing spin-aligned and isotropic black hole populations with gravitational waves». Nature, 548, 7667, 2017, pàg. 426–429. arXiv: 1706.01385. DOI: 10.1038/nature23453.
  22. Vitale, S.; Lynch, R.; Raymond, V.; Sturani, R.; Veitch, J. «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.
  23. 23,0 23,1 Abbott, B. P. et al «GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral». Physical Review Letters, 119, 16, 16-10-2017. arXiv: 1710.05832. Bibcode: 2017PhRvL.119p1101A. DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.161101.
  24. 24,0 24,1 24,2 The LIGO Scientific Collaboration and The Virgo Collaboration «An improved analysis of GW150914 using a fully spin-precessing waveform model». Falta indicar la publicació, 03-06-2016. arXiv: 1606.01210. Bibcode: 2016PhRvX...6d1014A. DOI: 10.1103/PhysRevX.6.041014.
  25. Abbott, B. P. «Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger». Physical Review Letters, 116, 6, 11-02-2016, pàg. 061102. arXiv: 1602.03837. Bibcode: 2016PhRvL.116f1102A. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102. PMID: 26918975.
  26. Tushna Commissariat «LIGO detects first ever gravitational waves – from two merging black holes». Physics World, 11-02-2016.
  27. Abbott, B. P. «Binary Black Hole Mergers in the first Advanced LIGO Observing Run». Physical Review X, 6, 21-10-2016, pàg. 041015. arXiv: 1606.04856. Bibcode: 2016PhRvX...6d1015A. DOI: 10.1103/PhysRevX.6.041015.
  28. 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, pàg. 241103. arXiv: 1606.04855. Bibcode: 2016PhRvL.116x1103A. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.241103. PMID: 27367379.
  29. Plantilla:Cite APOD
  30. Overbye, Dennis «Gravitational Waves Felt From Black-Hole Merger 3 Billion Light-Years Away». New York Times, 01-06-2017 [Consulta: 1r juny 2017].
  31. Abbott, Benjamin P. «GW170608: Observation of a 19-solar-mass Binary Black Hole Coalescence». The Astrophysical Journal Letters, 851, 2, 18-12-2017. arXiv: 1711.05578. Bibcode: 2017ApJ...851L..35A. DOI: 10.3847/2041-8213/aa9f0c.
  32. 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, pàg. 141101. arXiv: 1709.09660. Bibcode: 2017PhRvL.119n1101A. DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.141101.
  33. Overbye, Dennis «New Gravitational Wave Detection From Colliding Black Holes». The New York Times, 27-09-2017 [Consulta: 28 setembre 2017].
  34. 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, pàg. eaaq0049. arXiv: 1710.05443. Bibcode: 2017Sci...358.1570D. DOI: 10.1126/science.aaq0049.
  35. Abbott, B. P. «Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger». The Astrophysical Journal, 848, 2, octubre 2017, pàg. L12. arXiv: 1710.05833. Bibcode: 2017ApJ...848L..12A. DOI: 10.3847/2041-8213/aa91c9.
  36. Cho, Adrian «Merging neutron stars generate gravitational waves and a celestial light show». Science, 16-10-2017 [Consulta: 16 octubre 2017].

Error de citació: L'etiqueta <ref> amb el nom "BBC_11Feb16" definida a <references> no s'utilitza en el text anterior.
Error de citació: L'etiqueta <ref> amb el nom "Properties" definida a <references> no s'utilitza en el text anterior.

Error de citació: L'etiqueta <ref> amb el nom "Nature12Jan16" definida a <references> no s'utilitza en el text anterior.

Enllaços externs[modifica]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Observació d'ones gravitacionals