Una instantánea de la forma de onda gravitacional 3D de una simulación relativista general de agujeros negros binarios. LIGO observa rutinariamente las ondas gravitacionales de tales fusiones binarias. Con misiones espaciales como LISA, la evolución de estos binarios se puede monitorear con años de anticipación, permitiendo restricciones de frecuencia múltiple en formaciones astrofísicas y pruebas de relatividad general. Crédito:Jani, K., Kinsey, METRO., Clark, M. Centro de Astrofísica Relativista, Instituto de Tecnología de Georgia.
Envuelto en misterio desde su descubrimiento, el fenómeno de los agujeros negros sigue siendo uno de los enigmas más alucinantes de nuestro universo.
En años recientes, Muchos investigadores han avanzado en la comprensión de los agujeros negros utilizando la astronomía observacional y un campo emergente conocido como astronomía de ondas gravitacionales. primera hipótesis de Albert Einstein, que mide directamente las ondas gravitacionales emitidas por los agujeros negros.
A través de estos hallazgos sobre las ondas gravitacionales de los agujeros negros, que fueron observados por primera vez en 2015 por los Observatorios de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) en Louisiana y Washington, Los investigadores han aprendido detalles interesantes sobre estos objetos invisibles y han desarrollado teorías y proyecciones sobre todo, desde sus tamaños hasta sus propiedades físicas.
Todavía, Las limitaciones en LIGO y otras tecnologías de observación han impedido a los científicos captar una imagen más completa de los agujeros negros, y una de las mayores lagunas en el conocimiento se refiere a cierto tipo de agujero negro:los de masa intermedia, o agujeros negros que se encuentran en algún lugar entre supermasivo (al menos un millón de veces más grande que nuestro sol) y estelar (piense:más pequeño, aunque sigue siendo de 5 a 50 veces mayor que la masa de nuestro sol).
Eso podría cambiar pronto gracias a una nueva investigación de Vanderbilt sobre lo que sigue para la astronomía de ondas gravitacionales. El estudio, dirigido por el astrofísico de Vanderbilt Karan Jani y presentado hoy como una carta en Astronomía de la naturaleza , presenta una hoja de ruta convincente para capturar instantáneas de 4 a 10 años de la actividad de los agujeros negros de masa intermedia.
"Como una orquesta sinfónica emite sonido a través de una variedad de frecuencias, las ondas gravitacionales emitidas por los agujeros negros ocurren en diferentes frecuencias y tiempos, ", dijo Jani." Algunas de estas frecuencias tienen un ancho de banda extremadamente alto, mientras que algunos tienen poco ancho de banda, y nuestro objetivo en la próxima era de la astronomía de ondas gravitacionales es capturar observaciones multibanda de ambas frecuencias para 'escuchar la canción completa, ' como si fuera, cuando se trata de agujeros negros ".
Jani, un autoproclamado "cazador de agujeros negros" que Forbes nombró en su lista 2017 30 Under 30 en Science, fue parte del equipo que detectó las primeras ondas gravitacionales. Se unió a Vanderbilt como becario postdoctoral GRAVITY en 2019.
Junto con colaboradores del Instituto de Tecnología de Georgia, Instituto de Tecnología de California y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, el nuevo papel, "Detectabilidad de agujeros negros de masa intermedia en astronomía multibanda de ondas gravitacionales, "analiza el futuro de los detectores LIGO junto con la misión espacial propuesta de Antena espacial de interferómetro láser (LISA), lo que ayudaría a los humanos a acercarse un paso más a la comprensión de lo que sucede dentro y alrededor de los agujeros negros.
"La posibilidad de que existan agujeros negros de masa intermedia pero que actualmente estén ocultos a nuestra vista es a la vez tentadora y frustrante. "dijo Deidre Shoemaker, coautor del artículo y profesor de la Escuela de Física de Georgia Tech. "Afortunadamente, hay esperanza, ya que estos agujeros negros son fuentes ideales para la astronomía futura de ondas gravitacionales multibanda ".
LISA, una misión liderada conjuntamente por la Agencia Espacial Europea y la NASA y cuyo lanzamiento está previsto para el año 2034, mejoraría la sensibilidad de detección de ondas gravitacionales de baja frecuencia. Como el primer detector dedicado de ondas gravitacionales basado en el espacio, LISA proporcionaría una medida crítica de una frecuencia previamente inalcanzable y permitiría una observación más completa de los agujeros negros de masa intermedia. En 2018, La profesora de física y astronomía de Vanderbilt, Kelly Holley-Bockelmann, fue nombrada por la NASA como presidenta inaugural del Equipo de Estudio LISA.
"Dentro de los agujeros negros, toda la comprensión conocida de nuestro universo se derrumba, "agregó Jani." Con la alta frecuencia ya siendo capturada por los detectores LIGO y la baja frecuencia de los detectores futuros y la misión LISA, podemos unir estos puntos de datos para ayudar a llenar muchos vacíos en nuestra comprensión de los agujeros negros ".
