Las ondas gravitacionales se detectaron por primera vez hace diez años y, recientemente, los científicos capturaron la señal de ondas gravitacionales más clara hasta el momento, confirmando la famosa predicción de Stephen Hawking. Con la ayuda de LIGO mejorado y otros detectores, los investigadores observaron la colisión de dos agujeros negros a más de mil millones de años luz de distancia. Las ondas en el espacio-tiempo producidas por este violento evento cósmico fueron tan precisas que los científicos se describieron a sí mismos como "escuchando" el agujero negro vibrando como una campana cósmica.
El 14 de septiembre de 2015, los científicos confirmaron por primera vez la débil señal de onda gravitacional procedente de la fusión de dos agujeros negros a 130 millones de años luz de distancia. La señal viajó por el universo durante 1.300 millones de años antes de llegar a la Tierra. Las ondas gravitacionales fueron una predicción teórica propuesta por Einstein hace cien años, pero no fue hasta ese día que los humanos registraron ondas gravitacionales reales utilizando los detectores duales de LIGO. En 2016 se anunció que ganó el Premio Nobel de Física 2017.
Hoy, los observatorios LIGO en Hanford y Luisiana en Estados Unidos unen fuerzas con el detector italiano Virgo y el japonés KAGRA para formar la red global de detección de ondas gravitacionales LVK. Hasta ahora, la red ha descubierto más de 300 eventos de fusión de agujeros negros y estrellas de neutrones, y hay hasta 230 eventos candidatos sólo para el período de observación de 2025, lo cual es un logro impresionante. Todos estos avances se deben a instrumentos de precisión cuántica más avanzados, que permiten a LIGO y Virgo detectar perturbaciones espaciales 700 billones de veces más delgadas que un cabello.
La señal más clara esta vez proviene del evento de fusión de agujeros negros GW250114 el 14 de enero de 2025. Es similar al primer evento GW150914. Ambos agujeros negros tienen una masa de 30 a 40 veces la del Sol y se encuentran a unos 1.300 millones de años luz de la Tierra. Sin embargo, después de diez años de progreso tecnológico, la señal GW250114 aparece particularmente clara después de que el ruido del instrumento se reduce considerablemente.
Esta señal proporciona la mejor evidencia observacional hasta la fecha para probar el "teorema del área del agujero negro" propuesto por Hawking en 1971. Este teorema establece que el área de superficie total de un agujero negro nunca disminuye. Después de que dos agujeros negros se fusionen, el área de superficie debería aumentar, aunque ligeramente debido a la pérdida de energía en forma de ondas gravitacionales, pero el área total debe crecer. Este estudio encontró que el área total inicial del agujero negro era de unos 240.000 kilómetros cuadrados, que aumentó a unos 400.000 kilómetros cuadrados después de la fusión, lo que confirma claramente la teoría de Hawking.
Cuando el proceso de fusión entra en lo que se conoce como fase de "reverberación", el nuevo agujero negro vibra como una campana al sonar. Por primera vez, los investigadores han medido claramente esta etapa. Al analizar diferentes patrones de frecuencia de ondas gravitacionales, pueden calcular con precisión la masa y el giro finales del agujero negro y, por lo tanto, calcular el cambio de área. Un análisis más detallado también proporcionó una prueba extremadamente rigurosa del modelo de relatividad general.
La red LVK también ha descubierto numerosos eventos de fusión cósmica en los últimos diez años, incluidas colisiones de estrellas de neutrones (como la famosa erupción de oro en 2017), la primera colisión de un agujero negro y una estrella de neutrones, fusiones de masas asimétricas y la colisión de agujeros negros más masiva jamás descubierta, etc., actualizando constantemente los límites de la comprensión humana del universo.
En el futuro, los científicos esperan utilizar la nueva generación del "Telescopio Einstein" europeo y el "Explorador Cósmico" estadounidense y otros detectores de mayor escala para empujar los "ecos" de la humanidad sobre la fusión de los agujeros negros en el universo temprano e incluso el origen del universo hacia las profundidades del espacio y el tiempo.
"Hoy es la edad de oro de la investigación de las ondas gravitacionales y la cooperación global nos ha permitido explorar los misterios del universo oscuro". El profesor Massimo Carpinelli, director del Observatorio Gravitacional Europeo, dijo: "Ya se están preparando nuevos detectores más grandes y estamos seguros de que podremos afrontar los desafíos del futuro".
Compilado de /ScitechDaily