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FP7

CBHEO Resultado resumido

Project ID: 293412
Financiado con arreglo a: FP7-PEOPLE
País: Reino Unido

La búsqueda de ondas gravitatorias

Científicos financiados con fondos europeos han obtenido un conjunto de formas de onda generadas numéricamente que espera influya en la búsqueda de ondas gravitacionales y también en el estudio de la fusión de agujeros negros binarios.
La búsqueda de ondas gravitatorias
Las ondas gravitatorias son ondulaciones en el espacio-tiempo creadas por objetos astronómicos, similares a las ondas que se forman en la superficie de una masa de agua al lanzar una piedra. La teoría de la relatividad general de Einstein predice la existencia de estas ondas inusuales, pero aún no se han podido detectar de forma directa.

Sin embargo, la capacidad de «ver» las ondas gravitatorias generadas por la fusión de agujeros negros podría abrir una ventana nueva hacia los fenómenos más energéticos del universo. Cuando se unen galaxias, los agujeros negros supermasivos que se cree que se encuentran en su centro se encuentran irremediablemente. Primero «bailan» juntos y finalmente inician un abrazo muy intenso hasta que se fusionan.

Las predicciones de la relatividad general sugieren que, hacia el final del «baile», los agujeros negros emiten ondas gravitatorias. Los científicos que trabajan en el proyecto CBHEO (Connecting numerical simulations of black holes with experiment and observations), financiado por la Unión Europea, han generado «plantillas» de formas de ondas que deberían coincidir con estas señales astrofísicas.

Se espera que las formas de onda observadas incluyan las señales de los dos agujeros negros girando en espiral el uno hacia el otro, así como de su combinación y su decaimiento o «ringdown» resultante. Las plantillas de búsqueda generadas en CBHEO utilizando la relatividad numérica y técnicas post-newtonianas incluyen todas estas características.

En particular, la parte inspiral de la forma de onda se modelizó mediante cálculos post-newtonianos analíticos. Por otra parte, para modelizar con precisión las órbitas finales y la combinación de agujeros negros, fue necesario aplicar soluciones numéricas de las ecuaciones de campos de la relatividad general.

Estas formas de onda predichas teóricamente se han añadido a los datos adaptados a las predicciones de las curvas de sensibilidad de Virgo y del observatorio de ondas gravitatorias mediante interferometría láser (LIGO). Los datos resultantes se analizaron mediante algoritmos de detección de ondas gravitatorias.

Estos esfuerzos formaron parte del proyecto Numerical Injection Analysis (NINJA), cuyo objetivo es estudiar la capacidad para detectar las ondas gravitatorias emitidas por la fusión de agujeros negros. Los científicos de CBHEO también han ampliado la infraestructura numérica para modelar colisiones en un espacio-tiempo con más de cuatro dimensiones.

Se aplicaron ecuaciones de Einstein en dimensiones más altas para modelar colisiones Parton-Parton producidas por la fusión de agujeros negros. La motivación de este estudio fue la posibilidad de que se produjesen agujeros negros durante los experimentos de colisiones, según predicen las nuevas teorías sobre la gravedad.

La relatividad numérica en espacio-tiempos de dimensiones superiores ofreció una herramienta potente para obtener información de relevancia para los escenarios de gravedad en los que las colisiones de partículas podrían dar lugar a agujeros negros. El principal resultado de las simulaciones fue la cantidad de energía y de momento angular que se pierden en las ondas gravitatorias.

Pertrechados con los resultados del proyecto CBHEO, los científicos esperan descubrir —en los datos recogidos por los observatorios LIGO y Virgo— firmas de ondas gravitatorias emitidas por la fusión de agujeros negros y procedentes del universo cercano. A su vez, la información sobre las ondas gravitatorias podría llegar a ser una herramienta nueva y muy potente para desvelar secretos de los agujeros negros que de otra manera son muy difíciles de observar.

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Palabras clave

Ondas gravitatorias, formas de onda, agujeros negros, CHBEO, relatividad numérica, LIGO
Número de registro: 175017 / Última actualización el: 2016-05-09
Dominio: Tecnologías industriales