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La colaboración LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) ha anunciado la detección de la fusión de los agujeros negros más masivos jamás observados con ondas gravitacionales, utilizando los observatorios LIGO Hanford y Livingston, financiados por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos.
La fusión produjo un agujero negro final de más de 225 veces la masa de nuestro Sol. La señal, designada GW231123, se observó durante la cuarta ronda de observación (O4) de la red LVK el 23 de noviembre de 2023.
Los dos agujeros negros que se fusionaron tenían aproximadamente 103 y 137 veces la masa del Sol. Además de sus altas masas, también están girando rápidamente, lo que hace que esta sea una señal excepcionalmente difícil de interpretar y sugiere la posibilidad de una historia de formación compleja.
"El descubrimiento de un sistema tan masivo y altamente giratorio presenta un desafío no solo para nuestras técnicas de análisis de datos", dice Ed Porter, investigador del laboratorio de Astropartículas y Cosmología (APC) del CNRS en París, sino que tendrá un efecto importante en los estudios teóricos de los canales de formación de agujeros negros y el modelado de formas de onda durante muchos años.
"En realidad, los modelos actuales de evolución estelar no permiten la existencia de tales agujeros negros masivos, que posiblemente podrían haberse formado a través de fusiones previas de agujeros negros más pequeños".
Aproximadamente, 100 fusiones de agujeros negros han sido observadas previamente a través de ondas gravitacionales, analizadas y compartidas con la comunidad científica en general. Hasta ahora, la binaria más masiva era la fuente de GW190521, con una masa total mucho menor, de "sólo" 140 veces la del Sol.
La gran masa y el giro extremadamente rápido de los agujeros negros en GW231123 empuja los límites tanto de la tecnología de detección de ondas gravitacionales como de los modelos teóricos actuales. La extracción de información precisa de la señal requirió el uso de modelos teóricos que tienen en cuenta la compleja dinámica de los agujeros negros de alta rotación.
"Este evento lleva nuestras capacidades de instrumentación y análisis de datos al límite de lo que actualmente es posible", dice la Dra. Sophie Bini, investigadora postdoctoral en Caltech, anteriormente en la Universidad de Trento. "Es un poderoso ejemplo de cuánto podemos aprender de la astronomía de ondas gravitacionales, y cuánto más hay por descubrir".
Los detectores de ondas gravitacionales como LIGO en los Estados Unidos, Virgo en Italia y KAGRA en Japón están diseñados para medir distorsiones diminutas en el espacio-tiempo causadas por eventos cósmicos violentos como las fusiones de agujeros negros. La cuarta ronda de observación comenzó en mayo de 2023 y las observaciones de la primera mitad de la serie (hasta enero de 2024) se publicarán más adelante en el verano.
"Con la observación continua más larga hasta la fecha y una sensibilidad mejorada, la cuarta campaña de observación LIGO-Virgo-KAGRA está brindando nuevos conocimientos invaluables sobre nuestra comprensión del universo – dice Viola Sordini, investigadora del Instituto de Física de los 2 Infinitos (IP2I) del CNRS en Lyon y portavoz adjunta de la Colaboración Virgo – Este emocionante descubrimiento abre una nueva temporada de resultados, Se esperan muchos más a lo largo del verano y se prevé un flujo continuo de hallazgos durante los próximos dos años. Las publicaciones van seguidas de la publicación de los datos, en apoyo de la comunidad científica en general y de la ciencia abierta".
GW231123 se presentarán en la 24ª Conferencia Internacional sobre Relatividad General y Gravitación (GR24) y en la 16ª Conferencia Edoardo Amaldi sobre Ondas Gravitacionales, que se celebrarán conjuntamente como reunión GR-Amaldi en Glasgow, Reino Unido, del 14 al 18 de julio de 2025.
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