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La colaboración LIGO–Virgo–KAGRA ha presentado el catálogo GWTC-5, con 161 nuevos eventos de ondas gravitacionales detectados entre abril de 2024 y enero de 2025, elevando a 390 el total de señales observadas desde 2015.
La actualización consolida la madurez de la astronomía gravitacional e incluye hallazgos clave como agujeros negros de segunda generación, la localización más precisa de una fuente y la señal más nítida jamás registrada, junto con nuevos avances en la medición de la expansión del Universo.
La Colaboración LIGO–Virgo–KAGRA ha publicado hoy un nuevo catálogo de eventos de ondas gravitacionales. Se han añadido a la colección un total de 161 eventos, detectados entre abril de 2024 y finales de enero de 2025, lo que eleva a 390 el número total de señales de ondas gravitacionales detectadas hasta la fecha.
Entre los hallazgos más significativos se encuentran: la evidencia de la existencia de agujeros negros de segunda generación, la localización en el cielo más precisa jamás lograda para una fuente de ondas gravitacionales y la primera medición de tres modos de vibración de un agujero negro. Una gran cantidad de resultados que marcan la madurez de la astronomía gravitacional.
La red internacional de detectores de ondas gravitacionales LIGO, Virgo y KAGRA (LVK) ha anunciado hoy la publicación en línea de un catálogo actualizado de todos los eventos de ondas gravitacionales observados hasta la fecha, denominado "Gravitational Wave Transient Catalogue-5.0" (GWTC-5), cuyos artículos científicos correspondientes se han enviado para su publicación en Astrophysical Journal y Astrophysical Journal Letters.
Los datos analizados en este trabajo fueron recopilados por los detectores entre abril de 2024 y finales de enero de 2025, durante una parte de la cuarta campaña de observación (O4) conocida como O4b. Durante este periodo, se detectaron 161 nuevos eventos de ondas gravitacionales, lo que eleva el número total de eventos confirmados observados por la red desde la primera detección en 2015 a la asombrosa cifra de 390.
La red internacional LVK está formada por los detectores gemelos del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser de la Fundación Nacional para la Ciencia de EE. UU. (NSF LIGO), el detector Virgo, alojado en el Observatorio Gravitacional Europeo en Italia, y el detector japonés KAGRA, alojado en el Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos (ICRR) de la Universidad de Tokio.
Esta última actualización del catálogo, junto con la anterior (GWTC-4), que abarca los eventos registrados entre mayo de 2023 y enero de 2024, contiene el 75 % de todos los eventos de ondas gravitacionales observados hasta la fecha desde la primera detección en 2015. Este impresionante resultado demuestra lo cruciales que son las mejoras de los detectores para aumentar la sensibilidad, lo que se traduce en un crecimiento extraordinario del número de eventos detectados en cada campaña de observación sucesiva.
De hecho, la colaboración internacional LIGO–Virgo–KAGRA (LVK) alterna períodos de recopilación de datos (campañas de observación) con fases dedicadas a las actualizaciones y la puesta en marcha de los detectores. Por eso también se actualiza periódicamente el catálogo de eventos de ondas gravitacionales —que incluye datos validados y los parámetros físicos de las fuentes— y se comparte con la comunidad científica en general.
"La extraordinaria sensibilidad de nuestros detectores", afirmó Ed Porter, investigador del Laboratoire Astroparticule et Cosmologie (APC) del CNRS, "nos permite ahora captar tres o cuatro señales de ondas gravitacionales cada semana. Esta creciente cantidad de datos, que toda una comunidad de científicos y astrónomos se dedica a analizar y estudiar, nos ha llevado de la era de los descubrimientos iniciales a la de la astronomía gravitacional de precisión. Hoy en día, los estudios de ondas gravitacionales hacen posibles análisis que antes eran inimaginables: investigaciones sobre poblaciones de agujeros negros, pruebas cada vez más precisas de la relatividad general en las condiciones físicas extremas de los fenómenos que observamos y el desarrollo de nuevos métodos para obtener estimaciones cada vez más precisas de la constante de Hubble. Es un escenario por el que pocos habrían apostado hace tan solo diez años".
Además de las nuevas perspectivas que abre este extraordinario volumen de observaciones, el nuevo catálogo incluye también varias detecciones que son en sí mismas excepcionales y establece nuevos récords en las observaciones de astronomía de ondas gravitacionales: la mejor localización en el cielo jamás lograda para una fuente de ondas gravitacionales, la señal de ondas gravitacionales más nítida jamás registrada y pruebas de la existencia de agujeros negros de segunda generación.
Una señal detectada por los dos detectores LIGO en Estados Unidos y Virgo en Europa el 15 de junio de 2024 —y denominada, por tanto, GW240615— estableció el récord de la localización en el cielo más precisa entre todos los eventos de ondas gravitacionales observados hasta la fecha. La fuente se identificó dentro de un área de tan solo 6 grados cuadrados, una porción relativamente pequeña de la esfera celeste. Este rendimiento excepcional se logró gracias a la triangulación utilizando datos de los tres detectores activos en ese momento, incluido Virgo, que se reincorporó a la campaña de observación en abril de 2024 al comienzo de O4b, contribuyendo de manera significativa a las capacidades de localización de fuentes de la red.
"Una localización cada vez más precisa de las fuentes en el cielo es, sin duda, una de las prioridades de toda la comunidad astronómica, con el fin de buscar, en la región más pequeña posible del cielo, cualquier señal electromagnética generada por los eventos observados —especialmente en el caso de fusiones de estrellas de neutrones o fusiones entre un agujero negro y una estrella de neutrones", afirmó Marie Anne Bizouard, portavoz de la Colaboración Virgo e investigadora del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) de Niza. "Sabíamos que la contribución de Virgo sería decisiva para mejorar la localización de las fuentes de ondas gravitacionales observadas, y estamos orgullosos del excelente trabajo realizado por el equipo responsable de la puesta en marcha del detector, que ha sido recompensado con este resultado récord".
El evento de ondas gravitacionales observado con esta localización récord fue la fusión de dos agujeros negros, con masas de unas 26 y 30 masas solares, que colisionaron violentamente a más de 3000 millones de años luz de la Tierra.
Las mejoras en la capacidad de la red para localizar eventos, junto con el aumento del tamaño del conjunto de datos, también permitieron obtener una mejor estimación de la constante de Hubble, H₀, que indica a qué velocidad se expande actualmente el Universo.
Utilizando el conjunto de datos GWTC-5, la colaboración LVK obtuvo una nueva medición independiente de la constante de Hubble, H0 = 71,0-7+9 km s-1 Mpc-1, que es algo más de un 25 % más precisa que la estimación procedente de la publicación anterior del catálogo. Este valor es totalmente coherente con las mediciones establecidas desde hace tiempo tanto de nuestro vecindario cósmico como del Universo primitivo, pero aún no es lo suficientemente preciso como para resolver la tensión entre dichas mediciones.
Detectar ondas gravitacionales no significa simplemente captar una señal, sino extraerla del ruido que perturba los detectores. Esto requiere un intenso trabajo de reducción del ruido y análisis de datos muy sofisticados, por lo que la "intensidad" o "nitidez" de una señal se expresa mediante la relación señal-ruido (SNR). El catálogo publicado hoy incluye la señal de ondas gravitacionales "más clara" jamás detectada, con una relación señal-ruido de 76,9.
Esta señal, GW250114, llegó a la Tierra el 14 de enero de 2025 y fue generada por la fusión de dos agujeros negros con masas casi idénticas (32 y 34 veces la masa del Sol, respectivamente), ocurrida a más de mil millones de años luz de la Tierra. Su "claridad" ha dado lugar a algunos resultados científicos excepcionales, que ya han sido publicados y anunciados por la colaboración LVK en los últimos meses, incluyendo la prueba más precisa de la relatividad general jamás realizada y la confirmación del teorema del área de los agujeros negros de Stephen Hawking.
"Cuando dos agujeros negros se fusionan, la colisión resuena como una campana, emitiendo tonos específicos caracterizados por dos valores: una frecuencia de oscilación y un tiempo de amortiguación", explicó el físico de la Universidad de Cornell Keefe Mitman. "Si se mide un tono en los datos de una colisión, se pueden calcular la masa y el espín del agujero negro formado en la colisión. Pero si se miden dos o más tonos en los datos —lo que permite una señal clara como la de GW250114—, cada uno de ellos proporciona, en la práctica, una medición diferente de la masa y el espín, según la relatividad general".
"Si esas dos mediciones coinciden entre sí, se está verificando, en la práctica, la relatividad general", afirmó Mitman. "Pero si se miden dos tonos que no coinciden con la misma combinación de masa y espín, se puede empezar a investigar cuánto se ha desviado de las predicciones de la RG". GW250114 fue lo suficientemente clara como para que los investigadores midieran dos tonos y limitaran un tercero. Todos coinciden con la relatividad general de Einstein.
Otro resultado destacado, incluido en el nuevo catálogo publicado hoy —aunque ya había sido anunciado por la Colaboración LVK en los últimos meses—, se refiere a dos sucesos muy especiales: GW241011 y GW241110. Estas señales, detectadas en octubre y noviembre de 2024, con solo un mes de diferencia, fueron generadas por dos fusiones de agujeros negros, situadas a aproximadamente 700 millones y 2.400 millones de años luz de la Tierra, respectivamente.
Ciertas características de estas fusiones —en particular el espín de los agujeros negros (es decir, la orientación y la velocidad de sus rotaciones)— indican que los objetos implicados podrían ser agujeros negros de "segunda generación", es decir, agujeros negros que son a su vez el resultado de fusiones anteriores.
Es probable que estos objetos se formaran en entornos cósmicos muy densos y concurridos, como los cúmulos estelares, donde es más probable que los agujeros negros colisionen y se fusionen repetidamente. El creciente número de eventos observados también ha permitido a los investigadores estudiar e identificar con mayor claridad las propiedades de diferentes poblaciones de agujeros negros, y uno de los artículos que acompañan al Catálogo trata precisamente de este aspecto específico.
"Una de las pistas más intrigantes que se desprenden del nuevo catálogo es la aparición de un grupo de agujeros negros con masas de entre 10 y 20 veces la masa del Sol que parecen compartir una característica común: giran rápidamente, por lo que probablemente se trate de agujeros negros de ´segunda generación´", afirmó Mario Spera, investigador de la Colaboración Virgo en la SISSA —El enigma no es simplemente que estos agujeros negros giren rápido, sino por qué esta subpoblación aparece precisamente con estas masas. Es otro indicio de que el Universo aún puede estar ocultando piezas importantes de la historia de cómo nacen, evolucionan y se fusionan los agujeros negros. Y este panorama se enriquecerá, y será más sorprendente, con cada nuevo catálogo de ondas gravitacionales de LVK".
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