Los astrofísicos de la Universidad Northwestern han predicho la historia. En un nuevo estudio, los científicos muestran que sus predicciones teóricas del año pasado fueron correctas: la fusión histórica de dos agujeros negros masivos detectados el 14 de septiembre de 2015, podría haberse formado fácilmente a través de interacciones dinámicas en elnúcleo denso en estrellas de un viejo cúmulo globular.
Estos agujeros negros binarios nacen en el caótico "mosh pit" de un cúmulo globular, se expulsan del cúmulo y luego se fusionan en un agujero negro. Esta teoría, conocida como formación dinámica, es uno de los dos canales principales reconocidos paraformando los agujeros negros binarios detectados por el Advanced LIGO Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser.
La primera detección de LIGO de la fusión de agujeros negros es perfectamente consistente con el modelo de formación dinámica del equipo de investigación del Noroeste y es lo que cabría esperar de un cúmulo globular, dicen los investigadores.
Los agujeros negros colisionantes no emiten luz; sin embargo, liberan una cantidad fenomenal de energía como ondas gravitacionales. La primera detección de estas ondas ocurrió el 14 de septiembre y la segunda, anunciada al mundo esta mañana, ocurrió tresmeses después. Estos eventos han lanzado una nueva era en astronomía: el uso de ondas gravitacionales para aprender sobre el universo.
"Gracias a LIGO, ya no somos solo teóricos especulando, ahora tenemos datos", dijo Frederic A. Rasio, astrofísico teórico de Northwestern y autor principal del estudio. "Parece un proceso relativamente simple y bien entendidotrabajar. La física simple de primer año - la primera ley de movimiento de Newton - explica la dinámica gravitacional de los primeros agujeros negros detectados por LIGO ".
Rasio detallará cómo la primera detección de LIGO se ajusta a la teoría de su equipo en una conferencia de prensa a las 2:15 pm, hora del Pacífico, hoy 15 de junio en la reunión de verano de la American Astronomical Society AAS en San Diego. Tambiénestará disponible para discutir la investigación en una sesión de póster relacionada más tarde en el día, de 5:30 a 6:30 pm PDT en la reunión de AAS.
En una sesión informativa de medios separada hoy, la Colaboración Científica LIGO anunció su segunda detección, en el Día del Boxeo en el Reino Unido y el Día de Navidad de 2015 en los EE. UU. De ondas gravitacionales y agujeros negros fusionados. Esta creciente población de agujeros negrosayudar a los astrofísicos a aprender más sobre el universo.
"Estábamos encantados con las noticias anunciadas a principios de este año por LIGO sobre su primera detección de agujeros negros en colisión", dijo Carl L. Rodríguez, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Rasio.los hallazgos están más o menos donde pensamos que estarían. Esperamos trabajar con los datos de las nuevas detecciones ".
La fusión de dos agujeros negros es un evento muy violento y exótico. Rasio y su equipo utilizaron modelos de cúmulos globulares, colecciones esféricas de hasta un millón de estrellas densamente empaquetadas, comunes en el universo, para demostrar que un cúmulo típicopuede crear muy naturalmente un agujero negro binario que se fusionará y formará un agujero negro más grande.
Su poderoso modelo de computadora puede predecir cuántos agujeros negros binarios fusionados podría detectar LIGO: potencialmente 100 forjados en los núcleos de estos densos cúmulos estelares por año. El modelo también muestra en qué parte del universo están los agujeros negros binarios, cuánto tiempo hace quefusionado y las masas de cada agujero negro.
"Los procesos físicos simples hacen que los agujeros negros pesados vayan al centro del grupo", dijo Rasio. "Estos pares finalmente se fusionan y son detectados por LIGO". Es el profesor Joseph Cummings en el departamento de física y astronomía en Northwestern'sWeinberg College of Arts and Sciences.
"Para fines de la década, esperamos que LIGO detecte cientos a miles de agujeros negros binarios", dijo Rodríguez.
Rasio y Rodríguez son miembros del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica de Northwestern CIERA.
En su estudio, Rasio, Rodríguez y sus colegas describen en detalle los procesos de interacción dinámica que podrían formar un sistema binario negro de fusión. También muestran que las predicciones teóricas para este canal de formación dinámica son, en general, mucho más robustas que los modelos parael otro canal principal para formar agujeros negros binarios, basado en la evolución de estrellas masivas en binarios aislados no en cúmulos estelares "
Rodríguez y sus colegas usaron 52 modelos de computadora detallados para demostrar cómo un cúmulo globular actúa como una fuente dominante de agujeros negros binarios, produciendo cientos de fusiones de agujeros negros durante la vida útil de 12 mil millones de años de un cúmulo.
Al comparar los modelos con las observaciones recientes de cúmulos en la galaxia de la Vía Láctea y más allá, los resultados muestran que Advanced LIGO Observatorio de onda gravitacional del interferómetro láser podría ver más de 100 fusiones de agujeros negros binarios por año.
Para el estudio, el equipo de investigación utilizó un código de computación paralelo para modelar cúmulos estelares desarrollados a través de una colaboración interdisciplinaria respaldada por CIERA entre el departamento de física y astronomía de Northwestern y el departamento de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación. El documento incluye 52 modelos de computadora, y su mayor parteEl modelo masivo requirió 30,000 horas de potencia informática.
Advanced LIGO Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser es un experimento de física a gran escala diseñado para detectar directamente las ondas gravitacionales de origen cósmico. Los interferómetros láser detectan las ondas gravitacionales de las pequeñas oscilaciones de los espejos suspendidos que se ponen en movimiento a medida que las ondas pasan a través delTierra.
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Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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