El 11 de febrero 2016, Los científicos del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) anunciaron la primera detección de ondas gravitacionales. Este desarrollo, que confirmó una predicción hecha por la Teoría de la Relatividad General de Einstein hace un siglo, ha abierto nuevas vías de investigación para cosmólogos y astrofísicos. Desde ese tiempo, se han realizado más detecciones, todos los cuales se dijo que eran el resultado de la fusión de los agujeros negros.

Sin embargo, según un equipo de astrónomos de Glasgow y Arizona, los astrónomos no necesitan limitarse a detectar ondas causadas por fusiones gravitacionales masivas. Según un estudio que realizaron recientemente, el LIGO avanzado, GEO 600, y la red de detectores de ondas gravitacionales de Virgo también podría detectar las ondas gravitacionales creadas por la supernova. Al hacerlo, Los astrónomos podrán ver el interior de los corazones de las estrellas que colapsan por primera vez.

El estudio, titulado "Inferir el mecanismo de explosión de supernova de colapso del núcleo con simulaciones de ondas gravitacionales tridimensionales, "apareció recientemente en línea. Dirigido por Jade Powell, quien recientemente terminó su Ph.D. en el Instituto de Investigación Gravitacional de la Universidad de Glasgow, el equipo argumenta que los experimentos actuales de ondas gravitacionales deberían poder detectar las ondas creadas por las supernovas de colapso del núcleo (CSNe).

También conocidas como supernovas de Tipo II, CCSNe es lo que sucede cuando una estrella masiva llega al final de su vida útil y experimenta un colapso rápido. Esto desencadena una explosión masiva que destruye las capas externas de la estrella, dejando atrás una estrella de neutrones remanente que eventualmente puede convertirse en un agujero negro. Para que una estrella sufra tal colapso, debe ser al menos 8 veces (pero no más de 40 a 50 veces) la masa del Sol.

Cuando ocurren estos tipos de supernovas, Se cree que los neutrinos producidos en el núcleo transfieren la energía gravitacional liberada por el colapso del núcleo a las regiones exteriores más frías de la estrella. La Dra. Powell y sus colegas creen que esta energía gravitacional podría detectarse utilizando instrumentos actuales y futuros. Como explican en su estudio:

"Aunque actualmente no se ha detectado CCSNe mediante detectores de ondas gravitacionales, estudios previos indican que una red de detectores avanzada puede ser sensible a estas fuentes en la Gran Nube de Magallanes (LMC). Una CCSN sería una fuente de mensajería múltiple ideal para aLIGO y AdV, como se esperarían neutrinos y contrapartes electromagnéticas de la señal. Las ondas gravitacionales se emiten desde lo más profundo del núcleo de CCSNe, que puede permitir parámetros astrofísicos, como la ecuación de estado (EOS), que se medirá a partir de la reconstrucción de la señal de la onda gravitacional ".

La Dra. Powell y ella también describen un procedimiento en su estudio que podría implementarse utilizando el Extractor de evidencia del modelo Supernova (SMEE). Luego, el equipo realizó simulaciones utilizando los últimos modelos tridimensionales de supernovas de colapso del núcleo de ondas gravitacionales para determinar si se podría eliminar el ruido de fondo y realizar la detección adecuada de las señales CCSNe.

Como explicó el Dr. Powell a Universe Today por correo electrónico:

"El Extractor de Evidencia del Modelo de Supernova (SMEE) es un algoritmo que utilizamos para determinar cómo las supernovas obtienen la enorme cantidad de energía que necesitan para explotar. Utiliza estadísticas bayesianas para distinguir entre diferentes modelos de explosión posibles. El primer modelo que consideramos en el artículo es que la energía de explosión proviene de los neutrinos emitidos por la estrella. En el segundo modelo, la energía de explosión proviene de una rotación rápida y campos magnéticos extremadamente fuertes ".

De esto, el equipo concluyó que en una red de tres detectores, los investigadores podrían determinar correctamente la mecánica de explosión para supernovas de rotación rápida, dependiendo de su distancia. A una distancia de 10 kiloparsecs (32, 615 años luz) serían capaces de detectar señales de CCSNe con 100% de precisión, y señales a 2 kiloparsecs (6, 523 años luz) con una precisión del 95%.

En otras palabras, si y cuando ocurre una supernova en la galaxia local, la red global formada por Advanced LIGO, Los detectores de ondas gravitacionales Virgo y GEO 600 tendrían una excelente oportunidad de detectarlo. La detección de estas señales también permitiría algo de ciencia innovadora, permitiendo a los científicos "ver" el interior de las estrellas en explosión por primera vez. Como explicó el Dr. Powell:

"Las ondas gravitacionales se emiten desde lo más profundo del núcleo de la estrella, donde no puede escapar ninguna radiación electromagnética. Esto permite que una detección de ondas gravitacionales nos brinde información sobre el mecanismo de explosión que no se puede determinar con otros métodos. determinar otros parámetros, como la rapidez con la que gira la estrella ".

Dr. Powell, Habiendo completado recientemente su trabajo de doctorado, también ocupará un puesto de posdoctorado en el Centro de Excelencia de RC para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav), el programa de ondas gravitacionales organizado por la Universidad de Swinburne en Australia. Mientras tanto, ella y sus colegas llevarán a cabo búsquedas específicas de supernovas que ocurrieron durante la primera y la segunda ejecución de observación del detector avanzado.

Si bien no hay garantías en este momento de que encontrarán las señales buscadas que demostrarían que las supernovas son detectables, el equipo tiene grandes esperanzas. Y dadas las posibilidades que ofrece esta investigación para la astrofísica y la astronomía, ¡Difícilmente están solos!