Astronomía

¿Qué cambios se están realizando en VIRGO y LIGO (si corresponde)?

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Los detectores de ondas gravitacionales VIRGO y LIGO están actualmente inactivos para algunas actualizaciones, programadas para completarse a principios del próximo año (esperan). ¿Qué están haciendo exactamente? No había escuchado que estuviera caído de nuevo después de la última serie de actualizaciones hace un tiempo. ¿Qué están actualizando ahora? ¿Es ese conocimiento de dominio público?

Fuente: Fui a una reunión del club de astronomía y se dijo en la presentación.


Actualmente, LIGO y Virgo se encuentran en lo que se conoce como fase de puesta en servicio, una etapa programada donde los equipos trabajan para mejorar la sensibilidad de los detectores. Una gran parte de esto es la reducción de ruido, pero hay otras actualizaciones técnicas (un plan en evolución también menciona el aumento de la potencia de los láseres y la adición de una "fuente de vacío comprimida"). Virgo, en particular, está reemplazando las fibras de acero que sostienen sus espejos por sílice. Las fibras de sílice originales fallaron y fueron reemplazadas por unas de acero antes de la detección del año pasado de GW170817, pero ahora se están agregando nuevas fibras de sílice.

En octubre, el sitio de Livingston alcanzó bajos niveles de ruido, mientras que Hanford aún está un poco lejos. Virgo aún no ha llegado a ese punto. Pronto, sin embargo, los tres detectores deberían comenzar un par de ejecuciones conjuntas de ingeniería, probando las actualizaciones de hardware antes de que O3 (la tercera sesión de observación de un año) comience en febrero.


Los dos primeros años de Advanced LIGO y Virgo

La & # 8220 generación avanzada & # 8221 de los detectores de ondas gravitacionales LIGO & # 8217s two y Virgo & # 8217s one entraron en funcionamiento en 2015 y 2016 respectivamente. Si estos instrumentos detectan ondas gravitacionales de fusiones de estrellas de neutrones y / o agujeros negros (permítanme llamarlos simplemente & # 8220 fusiones compactas & # 8221), se espera que alerten a los telescopios electromagnéticos cooperantes con información apuntando.

¿Por qué? Porque la evidencia abrumadora indica que las fusiones compactas que involucran al menos una estrella de neutrones a veces van acompañadas de resplandores ópticos o de rayos X de minutos de duración, kilonovas ópticas o infrarrojas de días de duración y tal vez incluso emisiones de radio de años (permítanme llamar a todas estos & # 8220 flashes breves y brillantes & # 8221). La detección y el estudio de destellos brillantes cortos requieren que LIGO / Virgo brinde información de puntería rápida y precisa.

Pero, ¿con qué rapidez estos instrumentos podrán detectar una onda gravitacional y con qué precisión podrán decirle a sus telescopios asociados hacia dónde apuntar? Los autores de hoy & # 8217s responden estas preguntas para los sistemas más prometedores y mejor entendidos, las fusiones de estrellas de neutrones binarias (permítanme llamarlas simplemente & # 8220BNS fusiones & # 8221). Específicamente, analizan de manera realista los primeros dos años en línea de LIGO / Virgo & # 8217, incluida su sensibilidad inicial y el tiempo de inactividad esperado.

Tenga en cuenta que estos detectores mejorarán lentamente su sensibilidad durante la próxima década. Además, en la sensibilidad del diseño, que LIGO / Virgo esperan lograr alrededor de 2019, la tasa de fusión de BNS altamente incierta implica escenarios que van desde 0,4 a 400 detecciones por año.

¿Cuan rápido?

La figura 1, tomada del documento de hoy & # 8217s, muestra la línea de tiempo de detección de última generación de LIGO / Virgo & # 8217 en comparación con las diversas escalas de tiempo de emisión de luz de una fusión de BNS.

Figura 1: Una línea de tiempo aproximada para posibles contrapartes electromagnéticas para una fusión de BNS y capacidades de detección de corriente de LIGO / Virgo & # 8217s.

¿Con qué precisión?

Pero, ¿cuán precisa será la localización rápida del cielo? Los autores de hoy & # 8217s confirman lo que otros han encontrado, que la mayoría de las detecciones de ondas gravitacionales que ocurran en los próximos años proporcionarán información de puntería no mejor que cientos o mil grados cuadrados, incluso después de que se haya calculado la estimación del parámetro de días de latencia. Cientos de grados cuadrados es un gran trozo de cielo, ¡alrededor del 1%! (La Luna se extiende alrededor de una quinta parte de un grado cuadrado).

Los histogramas a continuación muestran la fracción de todas las detecciones que LIGO / Virgo puede localizar en una región angular determinada con un 90% de confianza. El panel izquierdo representa 2015, el panel derecho 2016. Observe que en 2015, la localización rápida (curva roja) es aproximadamente tan buena como la estimación del parámetro días después (curva azul). Tenga en cuenta que cuanto más alta es la curva, más eventos se localizan en regiones pequeñas.

Figura 2: La fracción de todas las detecciones que LIGO / Virgo puede localizar en una región angular determinada con un 90% de confianza. (Tenga en cuenta que todo el cielo abarca

40,000 grados 2.) El eje inferior muestra el tamaño de la región de confianza del 90%, y el eje derecho muestra el porcentaje de todas las detecciones que podrían localizarse en ese tamaño angular o menor. (El eje izquierdo traduce este porcentaje en números de detecciones, utilizando estimaciones muy inciertas de las tasas de fusión de BNS). El panel izquierdo (c) representa 2015, cuando solo se utilizan dos detectores LIGO & # 8217s. El panel derecho (d) representa 2016 cuando Virgo se une a ellos. La curva roja representa la localización rápida que finaliza en aproximadamente un minuto. La curva azul más alta representa la estimación de parámetros más precisa que lleva de horas a días.

¿Cómo se dieron cuenta de eso?

Llegaron a esta conclusión simulando un conjunto de escenarios de detección realistas. Utilizando

1000 detecciones imaginarias de una población fuente con motivos astrofísicos. Es decir, para cada evento, eligen un punto en el volumen detectable tridimensional, extraen dos masas de estrellas de neutrones de la distribución de masa de estrellas de neutrones observada y eligen un giro orientado al azar para cada estrella y una orientación del plano orbital. A partir de estos parámetros, construyen una forma de onda teórica y la entierran en el ruido del detector simulado. Luego, & # 8220buscar & # 8221 el ruido a ciegas con los algoritmos de detección LIGO / Virgo de última generación. Luego aplican la tubería de análisis de datos LIGO / Virgo & # 8217s para dibujar mapas del cielo o distribuciones de probabilidad en todo el cielo. Aquí & # 8217s un mapa del cielo típico:

figura 3: Un ejemplo de un mapa del cielo para un escenario de detector de 2015. El mapa está fijado a la Tierra al igual que los detectores. Los píxeles rojos más oscuros representan las direcciones más probables para buscar una señal electromagnética. El símbolo de estrella indica la dirección real de la fuente simulada. Observe que hay dos regiones distintas de alta probabilidad. Esta es una característica común de las ondas gravitacionales detectadas por dos interferómetros casi alineados. Los arcos largos representan el gran círculo de igual distancia entre los detectores LIGO en Washington y Louisiana.

La extraña doble franja de probabilidad es bastante común en esta era temprana de los detectores. Este tipo de mapa del cielo surge porque los dos detectores LIGO (uno en Washington y otro en Louisiana) se construyeron con alineaciones casi idénticas. Esto significa que no pueden distinguir la información de polarización crucial que les daría una pista sobre si una fuente está casi hacia arriba o casi hacia abajo.

Estos autores han simulado un conjunto de escenarios de detección para dar a sus telescopios asociados una imagen realista de la información de puntería que LIGO / Virgo podrá proporcionar si realiza alguna detección en 2015-2016. Muchas de las detecciones involucran fuentes localizadas en largos arcos del cielo que ocupan de cientos a mil grados 2. Y muchas de las localizaciones del cielo vendrán en forma de dos o más parches de cielo igualmente probables, separados por hasta 180 grados. Esta es información útil (aunque quizás desalentadora) para los colaboradores que planean apuntar rayos X, ópticos, infrarrojos o radiotelescopios a fuentes de ondas gravitacionales.

Una nota final sobre este artículo. Los autores han hecho que su código y sus extensos datos estén disponibles en línea. ¡Aprecio el esfuerzo que han hecho para que los datos sean muy útiles! Échale un vistazo.


Noroeste ahora

El objeto se encuentra entre la estrella de neutrones más pesada conocida y el agujero negro más ligero conocido

Una colaboración de investigación internacional, que incluye a astrónomos de la Universidad Northwestern, ha detectado un objeto misterioso dentro de la desconcertante área conocida como la "brecha de masa", el rango que se encuentra entre la estrella de neutrones más pesada conocida y el agujero negro más ligero conocido. El hallazgo tiene importantes implicaciones para la astrofísica y la comprensión de los objetos compactos de baja masa.

Cuando las estrellas más masivas mueren, colapsan bajo su propia gravedad y dejan agujeros negros cuando las estrellas que son un poco menos masivas que esta mueren, explotan en una supernova y dejan atrás densos y muertos remanentes de estrellas llamadas estrellas de neutrones. La estrella de neutrones más pesada conocida no tiene más de 2,5 veces la masa de nuestro sol, o 2,5 masas solares, y el agujero negro más ligero conocido tiene unas 5 masas solares. Durante décadas, los astrónomos se han preguntado: ¿hay algún objeto en esta brecha de masa?

Ahora, en un nuevo estudio del Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) de la National Science Foundation y del Observatorio Europeo Virgo, los científicos han anunciado el descubrimiento de un objeto de 2,6 masas solares, colocándolo firmemente en la brecha de masa.

El intrigante objeto fue encontrado el 14 de agosto de 2019, cuando se fusionó con un agujero negro de 23 masas solares, generando una salpicadura de ondas gravitacionales detectadas en la Tierra por LIGO y Virgo. Un artículo sobre la detección fue publicado hoy (23 de junio) por The Astrophysical Journal Letters.

"Las fusiones de naturaleza mixta (agujeros negros y estrellas de neutrones) se han predicho durante décadas, pero este objeto compacto en la brecha de masa es una completa sorpresa", dijo Vicky Kalogera de Northwestern, quien coordinó la redacción del artículo. “Realmente estamos impulsando nuestro conocimiento de los objetos compactos de baja masa. Aunque no podemos clasificar el objeto con convicción, hemos visto la estrella de neutrones más pesada conocida o el agujero negro más ligero conocido. De cualquier manera, rompe un récord ".

Kalogera, un astrofísico líder en LIGO Scientific Collaboration (LSC), es un experto en astrofísica de objetos binarios compactos y análisis de datos de ondas gravitacionales. Es Profesora Distinguida de Física y Astronomía en la Universidad Daniel I. Linzer y directora de CIERA (Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica) en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern.

"Si bien no estamos seguros de la naturaleza del objeto compacto de baja masa, hemos obtenido una medida muy robusta de su masa, que cae directamente en el llamado espacio de masa", dijo Mario Spera, coautor de la papel que estudia la formación de binarios fusionados. Es miembro colaborador de Virgo y becario postdoctoral Marie Curie de la Unión Europea en CIERA y en la Universidad de Padua.

“Este hallazgo emocionante y sin precedentes, combinado con la proporción de masa única del evento de fusión, desafía todos los modelos astrofísicos que intentan arrojar luz sobre los orígenes de este evento”, dijo Spera. "Sin embargo, estamos bastante seguros de que el universo nos está diciendo, por enésima vez, que nuestras ideas sobre cómo se forman, evolucionan y se fusionan los objetos compactos son todavía muy confusas".

La fusión cósmica descrita en el estudio, un evento denominado GW190814, resultó en un agujero negro final de aproximadamente 25 veces la masa del sol. (Parte de la masa fusionada se convirtió en una explosión de energía en forma de ondas gravitacionales). El agujero negro recién formado se encuentra a unos 800 millones de años luz de la Tierra.

Antes de que los dos objetos se fusionaran, sus masas diferían en un factor de nueve, lo que la convierte en la relación de masas más extrema conocida para un evento de ondas gravitacionales. Otro evento LIGO-Virgo reportado recientemente, llamado GW190412, ocurrió entre dos agujeros negros con una relación de masa de aproximadamente 4: 1.

Además de Kalogera y Spera, los otros investigadores de Northwestern involucrados en el estudio son Chase Kimball, Christopher Berry y Mike Zevin. Los tres son autores del artículo y miembros de CIERA.

Kimball, un doctorado en astronomía. estudiante y miembro de LSC, evaluó la frecuencia con la que ocurren fusiones como GW190814 en el universo. Berry, profesor de investigación de la Junta de Visitantes de CIERA, es miembro de la Junta Editorial de LSC para todas las publicaciones de LSC y fue el representante principal de este estudio. Zevin, un doctorado en astronomía. estudiante y miembro de LSC, contribuyó a la interpretación astrofísica y también a escribir el artículo de descubrimiento GW190412.

"Es un desafío para los modelos teóricos actuales formar pares fusionados de objetos compactos con una relación de masa tan extrema en la que el socio de baja masa reside en la brecha de masa", dijo Kalogera. “Este descubrimiento implica que estos eventos ocurren con mucha más frecuencia de lo que predijimos, lo que lo convierte en un objeto de baja masa realmente intrigante.

“El objeto misterioso puede ser una estrella de neutrones que se fusiona con un agujero negro, una posibilidad emocionante que se esperaba teóricamente pero que aún no se ha confirmado observacionalmente”, dijo. "Sin embargo, con 2,6 veces la masa de nuestro sol, supera las predicciones modernas para la masa máxima de estrellas de neutrones y, en cambio, puede ser el agujero negro más ligero jamás detectado".

“Ya sea que el objeto sea una estrella de neutrones pesada o un agujero negro ligero, el descubrimiento es el primero de una nueva clase de fusiones binarias”, agregó Kimball. "Los modelos de poblaciones binarias tendrán que tener en cuenta la frecuencia con la que ahora podemos inferir que ocurren este tipo de eventos".

Cuando los científicos de LIGO y Virgo detectaron esta fusión, inmediatamente enviaron una alerta a la comunidad astronómica. Docenas de telescopios terrestres y espaciales siguieron en busca de ondas de luz generadas en el evento, pero ninguno captó ninguna señal.

Hasta ahora, estas contrapartes luminosas de las señales de ondas gravitacionales se han visto solo una vez, en un evento llamado GW170817. El evento, descubierto por la red LIGO-Virgo en agosto de 2017, involucró una colisión de fuego entre dos estrellas de neutrones que posteriormente fue presenciada por docenas de telescopios en la Tierra y en el espacio. Las colisiones de estrellas de neutrones son asuntos desordenados con materia lanzada hacia afuera en todas direcciones y, por lo tanto, se espera que brille con luz. Por el contrario, se cree que las fusiones de agujeros negros, en la mayoría de las circunstancias, no producen luz.

Según los científicos de LIGO y Virgo, el evento de agosto de 2019 no se vio a la luz por algunas posibles razones. Primero, este evento fue seis veces más lejano que la fusión observada en 2017, lo que dificulta la detección de señales luminosas. En segundo lugar, si la colisión involucró a dos agujeros negros, probablemente no habría brillado con ninguna luz. En tercer lugar, si el objeto fuera de hecho una estrella de neutrones, su compañero de agujero negro nueve veces más masivo podría haberlo tragado entero; una estrella de neutrones consumida entera por un agujero negro no emitiría ninguna luz.

"Pienso en Pac-Man comiendo un puntito", dice Kalogera. "Cuando las masas son altamente asimétricas, el objeto compacto más pequeño puede ser devorado por el agujero negro de un bocado".

¿Cómo sabrán los investigadores si el objeto misterioso era una estrella de neutrones o un agujero negro? Las observaciones futuras con LIGO y posiblemente otros telescopios pueden captar eventos similares que ayudarían a revelar si existen objetos adicionales en la brecha de masa.

"La brecha de masa ha sido un acertijo interesante durante décadas, y ahora hemos detectado un objeto que encaja justo en su interior", dijo Pedro Marronetti, director del programa de física gravitacional de la National Science Foundation (NSF). “Eso no se puede explicar sin desafiar nuestra comprensión de la materia extremadamente densa o lo que sabemos sobre la evolución de las estrellas. Esta observación es otro ejemplo más del potencial transformador del campo de la astronomía de ondas gravitacionales, que saca a la luz nuevos conocimientos con cada nueva detección ".

Información adicional sobre los observatorios de ondas gravitacionales:

LIGO está financiado por NSF y operado por Caltech y MIT, que concibieron LIGO y lideran el proyecto. El apoyo financiero para el proyecto Advanced LIGO fue dirigido por la NSF con Alemania (Sociedad Max Planck), el Reino Unido (Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas) y Australia (Consejo Australiano de Investigación-OzGrav) haciendo importantes compromisos y contribuciones al proyecto. Aproximadamente 1.300 científicos de todo el mundo participan en el esfuerzo a través de la Colaboración Científica LIGO, que incluye la Colaboración GEO. Hay disponible una lista de socios adicionales.

La Colaboración Virgo está compuesta actualmente por aproximadamente 520 miembros de 99 institutos en 11 países diferentes, incluidos Bélgica, Francia, Alemania, Hungría, Italia, los Países Bajos, Polonia y España. El Observatorio Gravitacional Europeo (EGO) alberga el detector Virgo cerca de Pisa en Italia y está financiado por el Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) en Francia, el Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) en Italia y Nikhef en los Países Bajos. Está disponible una lista de los grupos de Colaboración de Virgo.

Serie de seminarios web:

Para aquellos que deseen profundizar en estos resultados de LIGO-Virgo y otras investigaciones de la última serie de observación, el equipo ha programado un seminario web destinado a una audiencia científica. Esta serie de seminarios web, denominada Serie de seminarios web LIGO-Virgo-KAGRA, será la primera de una serie de seminarios web que analicen en profundidad los resultados de la red de ondas gravitacionales. El seminario web de Zoom de una hora será el 25 de junio a las 14:00, hora universal coordinada (7:00 a.m., hora de verano del Pacífico, 10:00 a.m., hora del este, 16:00, hora de verano de Europa Central, 23:00, hora estándar de Japón).


Coordinación de búsqueda y seguimiento

Las búsquedas sinópticas coordinadas utilizando una red de telescopios colocados estratégicamente alrededor del mundo podrían abordar estas grandes localizaciones del cielo obteniendo observaciones de diferentes partes de los mapas del cielo o épocas cadenciadas de la misma región para aumentar la probabilidad de detectar una contraparte. Usando una estrategia iterativa, un telescopio podría cubrir regiones del mapa celeste que no fueron observadas por otro telescopio de sensibilidad comparable 14. Además, utilizando plataformas en línea comunes en las que se ingieren candidatos observados, los astrónomos podrían activar directamente instalaciones fotométricas y espectroscópicas accesibles en todo el mundo para acelerar el proceso de descubrimiento de contrapartes. Esta visión ha sido respaldada por la publicación rápida y pública de candidatos en GCN y en el servidor de nombres transitorios (TNS), y el acceso público a datos como los de Dark Energy Camera (DECam) 9 o el telescopio Canadá-Francia-Hawái. (CFHT) 10, que ha permitido que la comunidad astronómica desarrolle más ciencia, pero queda mucho por hacer.

Solo en el caso de Zwicky Transient Facility 15, tenemos más de 100,000 objetos que cambian de brillo a niveles detectables durante una noche determinada, y el objetivo es encontrar el asociado con el evento GW. Si bien las observaciones dentro de las últimas tres noches son especialmente deseables para restringir fuertemente los tiempos de explosión, a menudo todavía hay decenas de transitorios para caracterizar. Dado que los cambios en su brillo y color ocurren en el orden de horas, es esencial tener observaciones fotométricas y espectroscópicas cada pocas horas para comprender el evento en detalle, incluidos los elementos químicos sintetizados y el material que rodea el remanente. Dado que la mitad de la batalla consiste en clasificar objetos encontrados mediante estudios, debería haber más coordinación entre los astrónomos que realizan la identificación de contrapartes y los que realizan la clasificación. Los seguimientos de O3 han dejado en claro que los recursos de clasificación espectroscópica robótica son increíblemente útiles para clasificar muchos objetos lo más rápido posible, dado que es poco probable que se otorguen asignaciones de tiempo tan grandes en el futuro sin contrapartes más identificadas, los sistemas robóticos de tamaño mediano. dedicado al seguimiento espectroscópico tendrá que ser el futuro.

Encontrar el equilibrio en la cantidad de datos tomados es crucial cuando aún se desconoce su importancia final. Incentivar la coordinación entre quienes usan más telescopios, incluido el intercambio de información y crédito, simplificará el proceso de dividir las responsabilidades de obtener un seguimiento espectroscópico o fotométrico a largo plazo. Si bien la espectroscopia de alta cadencia de la eventual contraparte de kilonova es muy deseable, esto evitaría, por ejemplo, la sobreabundancia de clasificaciones para candidatos específicos como ZTF19aarzaod 12, una contraparte potencial del candidato BNS GW190425 con al menos cinco espectros y más de el doble de observaciones fotométricas. También evitaría que otros candidatos pasen desapercibidos, tal vez desfavorecidos por ser relativamente débiles o no tener un corrimiento al rojo de host conocido. Los programas de seguimiento aislados en sistemas de gran apertura, sin el apoyo de otros recursos, simplemente no es el uso más eficiente del tiempo y enfatiza la necesidad de reducir los datos y difundir los resultados lo más rápido posible.


LIGO y Virgo están de vuelta en el negocio para buscar más ondas gravitacionales

La National Science Foundation & # 8217s LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) está lista para reanudar su búsqueda de ondas gravitacionales & # 8211 ondulaciones en el espacio y tiempo & # 8211 el 1 de abril de 2019, después de recibir una serie de actualizaciones de sus láseres, espejos y otros componentes. LIGO, que consiste en detectores gemelos ubicados en Washington y Louisiana, ambos en los Estados Unidos, tiene ahora un aumento combinado de sensibilidad de aproximadamente un 40 por ciento en su última ejecución, lo que significa que puede inspeccionar un volumen de espacio aún mayor que antes para eventos poderosos que crean olas, como las colisiones de agujeros negros.

Se unirá a la búsqueda Virgo, el detector de ondas gravitacionales con sede en Europa, ubicado en el Observatorio Gravitacional Europeo (EGO) en Italia, que casi ha duplicado su sensibilidad desde su última ejecución y también está comenzando el 1 de abril de 2019.

& # 8220 Para esta tercera ejecución de observación, logramos mejoras significativamente mayores en los detectores & # 8217 sensibilidad que lo hicimos en la última ejecución & # 8221, dice Peter Fritschel, científico de detectores jefe de LIGO & # 8217 en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). & # 8220Y con LIGO y Virgo observando juntos durante el próximo año, seguramente detectaremos muchas más ondas gravitacionales de los tipos de fuentes que hemos visto hasta ahora. También estamos ansiosos por ver nuevos eventos, como la fusión de un agujero negro y una estrella de neutrones. & # 8221

En 2015, después de que LIGO comenzara a observar por primera vez en un programa mejorado llamado Advanced LIGO, pronto hizo historia al hacer la primera detección directa de ondas gravitacionales.Las ondas viajaron a la Tierra desde un par de agujeros negros en colisión ubicados a 1.300 millones de años luz. fuera. Para este descubrimiento, tres de los jugadores clave de LIGO & # 8217: Caltech & # 8217s Barry C. Barish, profesor emérito de física Ronald y Maxine Linde, y Kip S. Thorne, profesor emérito de física teórica Richard P. Feynman, junto con con MIT & # 8217s Rainer Weiss, profesor de física, emérito, fueron galardonados con el Premio Nobel de Física 2017.

Desde entonces, la red de detectores LIGO-Virgo ha descubierto nueve fusiones de agujeros negros adicionales y un aplastamiento explosivo de dos estrellas de neutrones. Ese evento, denominado GW170817, generó no solo ondas gravitacionales sino también luz, que fue observada por docenas de telescopios en el espacio y en tierra.

& # 8220 Con nuestros tres detectores ahora operativos con una sensibilidad significativamente mejorada, la red global de detectores LIGO-Virgo permitirá una triangulación más precisa de las fuentes de ondas gravitacionales & # 8221, dice Jo van den Brand de Nikhef (el Instituto Nacional Holandés de Subatómicas Physics) y VU University Amsterdam, que es el portavoz de la colaboración Virgo. & # 8220 Este será un paso importante hacia nuestra búsqueda de la astronomía de múltiples mensajeros. & # 8221

Virgo y LIGO han aumentado sus equipos antes del comienzo de otra búsqueda de ondas gravitacionales el 1 de abril de 2019. Crédito de la imagen: EGO / Virgo Collaboration / Perciballi

Ahora, con el inicio de la próxima carrera conjunta de LIGO-Virgo, los observatorios están preparados para detectar un número aún mayor de fusiones de agujeros negros y otros eventos extremos, como fusiones adicionales de estrellas de neutrones y neutrones o un fenómeno aún por ver. fusión de estrella de neutrones y agujero negro. Una de las métricas que utiliza el equipo para medir los aumentos de sensibilidad es calcular hasta qué punto pueden detectar fusiones de estrellas de neutrones y neutrones. En la próxima ejecución, LIGO podrá ver esos eventos a un promedio de 550 millones de años luz de distancia, o más de 190 millones de años luz más lejos que antes.

Una clave para lograr esta sensibilidad son los láseres. Cada instalación de LIGO consta de dos brazos largos que forman un interferómetro en forma de L. Los rayos láser se disparan desde la esquina del & # 8220L & # 8221 y rebotan en los espejos antes de viajar por los brazos y recombinarse. Cuando las ondas gravitacionales pasan, se estiran y aprietan el espacio mismo, haciendo cambios imperceptiblemente pequeños en la distancia que viajan los rayos láser y por lo tanto afectando la forma en que se recombinan. Para esta próxima ejecución, la potencia del láser se ha duplicado para medir con mayor precisión estos cambios de distancia, aumentando así la sensibilidad de los detectores a las ondas gravitacionales.

Se realizaron otras actualizaciones a los espejos LIGO & # 8217s en ambas ubicaciones, con un total de cinco de los ocho espejos intercambiados por versiones de mejor rendimiento.

& # 8220 Tuvimos que romper las fibras que sujetan los espejos y con mucho cuidado sacar las ópticas y reemplazarlas & # 8221, dice Calum Torrie, jefe de ingeniería mecánico-óptica de LIGO & # 8217 en Caltech. & # 8220Fue una enorme empresa de ingeniería. & # 8221

Esta próxima ejecución también incluye actualizaciones diseñadas para reducir los niveles de ruido cuántico. El ruido cuántico se produce debido a fluctuaciones aleatorias de fotones, que pueden generar incertidumbre en las mediciones y pueden enmascarar débiles señales de ondas gravitacionales. Al emplear una técnica llamada & # 8220squeezing, & # 8221 desarrollada inicialmente para detectores de ondas gravitacionales en la Universidad Nacional de Australia, y madurada y utilizada de forma rutinaria desde 2010 en el detector GEO600, los investigadores pueden cambiar la incertidumbre en los fotones alrededor, haciendo que sus amplitudes menos seguro y sus fases, o tiempo, más seguro. La sincronización de los fotones es crucial para la capacidad de LIGO & # 8217 de detectar ondas gravitacionales.

Torrie dice que el equipo de LIGO ha pasado meses encargando todos estos nuevos sistemas, asegurándose de que todo esté alineado y funcionando correctamente. & # 8220 Una de las cosas que nos satisface a los ingenieros es saber que todas nuestras actualizaciones significan que LIGO ahora puede ver más lejos en el espacio para encontrar los eventos más extremos en nuestro Universo. & # 8221

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Los observatorios LIGO y Virgo detectan conjuntamente la colisión de un agujero negro

En agosto, detectores en dos continentes registraron señales de ondas gravitacionales de un par de agujeros negros que colisionaron. Este descubrimiento, anunciado hoy, es la primera observación de ondas gravitacionales por tres detectores diferentes, lo que marca una nueva era de mayor conocimiento y localización mejorada de eventos cósmicos ahora disponible a través de observatorios de ondas gravitacionales en red global.

La colisión se observó el 14 de agosto a las 10:30:43 am hora universal coordinada (UTC) utilizando los dos detectores del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) financiados por la National Science Foundation (NSF) ubicados en Livingston, Louisiana y Hanford. Washington y el detector Virgo, financiado por CNRS e INFN y ubicado cerca de Pisa, Italia.

La detección por parte de LIGO Scientific Collaboration (LSC) y la colaboración de Virgo es la primera señal de onda gravitacional confirmada registrada por el detector Virgo. Un artículo sobre el evento, una colisión designada como GW170814, ha sido aceptado para su publicación en la revista. Cartas de revisión física.

"Hace poco más de un año y medio, NSF anunció que su Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser había realizado la primera detección de ondas gravitacionales, que resultó de la colisión de dos agujeros negros en una galaxia a mil millones de años luz de distancia. ", dijo el director de NSF France C & oacuterdova. "Hoy, nos complace anunciar el primer descubrimiento realizado en asociación entre el observatorio de ondas gravitacionales Virgo y la Colaboración Científica LIGO, la primera vez que se observó una detección de ondas gravitacionales en estos observatorios, ubicados a miles de millas de distancia. Este es un emocionante un hito en el creciente esfuerzo científico internacional para descubrir los extraordinarios misterios de nuestro universo ".

Las ondas gravitacionales detectadas, ondas en el espacio y el tiempo, se emitieron durante los momentos finales de la fusión de dos agujeros negros, uno con una masa aproximadamente 31 veces mayor que la de nuestro sol, el otro aproximadamente 25 veces la masa del sol. El evento, ubicado a unos 1.800 millones de años luz de distancia, resultó en un agujero negro giratorio con aproximadamente 53 veces la masa de nuestro sol, lo que significa que aproximadamente tres masas solares se convirtieron en energía de ondas gravitacionales durante la coalescencia.

"Este es solo el comienzo de las observaciones con la red habilitada por Virgo y LIGO trabajando juntos", dice el portavoz de LSC, David Shoemaker, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). "Con la próxima ejecución de observación planeada para el otoño de 2018, podemos esperar tales detecciones semanalmente o incluso con más frecuencia".

LIGO ha pasado a ser un detector de ondas gravitacionales de segunda generación, conocido como Advanced LIGO, que consta de dos interferómetros idénticos. A partir de las operaciones en septiembre de 2015, Advanced LIGO ha realizado dos ejecuciones de observación. La segunda serie de observación, "O2", comenzó el 30 de noviembre de 2016 y finalizó el 25 de agosto de 2017.

El detector Virgo, ahora también un detector de segunda generación, se unió a la ejecución de O2 el 1 de agosto de 2017 a las 10 a.m. UTC. La detección en tiempo real el 14 de agosto se activó con datos de los tres instrumentos LIGO y Virgo.

"Es maravilloso ver una primera señal de ondas gravitacionales en nuestro nuevo detector Advanced Virgo solo dos semanas después de que comenzara a tomar datos oficialmente", dice Jo van den Brand de Nikhef y Vrije Universiteit Amsterdam, portavoz de la colaboración Virgo. "Esa es una gran recompensa después de todo el trabajo realizado en el proyecto Advanced Virgo para actualizar el instrumento durante los últimos seis años".

Cuando un evento es detectado por una red de tres detectores, el área en el cielo que probablemente contenga la fuente se reduce significativamente, mejorando la precisión de la distancia. La región del cielo para GW170814 tiene un tamaño de solo 60 grados cuadrados, más de 10 veces más pequeño que el tamaño usando los datos disponibles de los dos interferómetros LIGO solamente.

"Ser capaz de identificar una región de búsqueda más pequeña es importante, porque se espera que muchas fusiones de objetos compactos, por ejemplo, las que involucran estrellas de neutrones, produzcan emisiones electromagnéticas de banda ancha además de ondas gravitacionales", dice Laura Cadonati, portavoz adjunta de Georgia Tech la Colaboración Científica LIGO. "Esta información de puntería de precisión permitió a 25 instalaciones asociadas realizar observaciones de seguimiento basadas en la detección de LIGO-Virgo, pero no se identificó ninguna contraparte, como se esperaba para los agujeros negros".

"With this first joint detection by the Advanced LIGO and Virgo detectors, we have taken one step further into the gravitational-wave cosmos," says Caltech's David H. Reitze, executive director of the LIGO Laboratory. "Virgo brings a powerful new capability to detect and better locate gravitational-wave sources, one that will undoubtedly lead to exciting and unanticipated results in the future."


LIGO and Virgo announce new detections in updated gravitational-wave catalog

BATON ROUGE &ndash Scientists who study black holes and their impact on the universe are making strides in their research at Louisiana's Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).

After several months of thorough analysis, the LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration have released an updated catalog of gravitational wave detections.

The catalog contains 39 new signals from black-hole or neutron-star collisions detected between April 1-Oct. 1, 2019, which more than triples the number of confirmed detections. The new set includes some of the most interesting systems seen so far, and will lead to additional research related to the new findings.

The sharp increase in the number of detections was made possible by significant improvements to the instruments used. Improvements included increased laser power, better mirrors and, perhaps most significantly the use of quantum squeezing technology.

According to a July 2020 article in Physics World, when physicists make measurements on a laser signal, uncertainties arise from quantum fluctuations in the numbers of photons detected and the times at which the photons arrive at the detector. The relationship between this pair of uncertainties is described by the uncertainty principle, which dictates that a decrease in uncertainty in photon number must be accompanied by an increase in uncertainty in timing and vice versa. Reducing the uncertainty of one measurement at the expense of increasing the other can be advantageous in some experiments &mdash and is called quantum squeezing.

So, use of quantum squeezing tech and other innovations resulted in a roughly 60 percent improvement in the range to which signals can be detected. The detectors were also able to operate without interruption more often than in the past, with an improved duty cycle of about 75 percent, versus about 60 percent previously.

&ldquoAs an instrument scientist, your focus is on making the instrument better all the time. So even when the instrument is observing, we&rsquore looking at the data coming out of it to see if there is noise somewhere we don&rsquot expect there to be,&rdquo said LSU Department of Physics & Astronomy PhD candidate Corey Austin.

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The new signals pave the way for members of the scientific community to implement research projects that will lead to a better understanding of the populations of black holes and neutron stars.

LIGO says that by analyzing the entire population of binary black hole mergers simultaneously, astrophysical information extracted is maximized. It is inferred that the distribution of black hole masses does not follow a simple power-law distribution. Measuring the deviations from this power law will improve the ability to learn about the formation of these black holes, either as the result of stellar deaths or previous collisions.

Considering the entire population together also helps make stronger measurements of difficult-to-measure properties such as black hole spin. Some merging black holes have spins which are misaligned with their orbital angular momentum. This will help probe the regimes in which these binaries formed.

LIGO says the many signals in the updated catalog will put Einstein&rsquos theory of gravity to the test in more and better ways than before. This was done by comparing the data against predictions from the theory and constraining possible deviations. The results from multiple signals were combined using new statistical methods to obtain the tightest constraints so far on the properties of gravity in the strong, highly-dynamical regime of black hole mergers. With the new catalog, LIGO and Virgo were also able to directly study the properties of the remnant objects produced during the mergers: by measuring the vibrations of these objects, and by ruling out potential &ldquoechoes&rdquo after the main signals, LIGO and Virgo confirmed that the remnants behaved as expected from black holes in Einstein&rsquos theory.

&ldquoWe still need to know more about the universe. Just think of how we discovered new elements, which are now common knowledge,&rdquo said LSU Post-doctoral Researcher Guillermo Valdes, who works at LIGO Livingston as part of the team, led by LSU Boyd Professor Gabriela González, constantly improving the sensitivity of the instrument.


LIGO and Virgo observatories detect gravitational wave signals from black hole collision

Aerial view of the Virgo site showing the Mode-Cleaner building, the Central building, the three kilometer-long west arm and the beginning of the north arm. The other buildings include offices, workshops, computer rooms and the control room of the interferometer. Credit: The Virgo collaboration/CCO 1.0

In August, detectors on two continents recorded gravitational wave signals from a pair of black holes colliding. This discovery, announced today, is the first observation of gravitational waves by three different detectors, marking a new era of greater insights and improved localization of cosmic events now available through globally networked gravitational-wave observatories.

The collision was observed Aug. 14 at 10:30:43 a.m. Coordinated Universal Time (UTC) using the two National Science Foundation (NSF)-funded Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) detectors located in Livingston, Louisiana, and Hanford, Washington, and the Virgo detector, funded by CNRS and INFN and located near Pisa, Italy.

The detection by the LIGO Scientific Collaboration (LSC) and the Virgo collaboration is the first confirmed gravitational wave signal recorded by the Virgo detector. A paper about the event, a collision designated GW170814, has been accepted for publication in the journal Cartas de revisión física.

"Little more than a year and a half ago, NSF announced that its Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory had made the first-ever detection of gravitational waves, which resulted from the collision of two black holes in a galaxy a billion light-years away," said NSF Director France Córdova. "Today, we are delighted to announce the first discovery made in partnership between the Virgo gravitational-wave observatory and the LIGO Scientific Collaboration, the first time a gravitational wave detection was observed by these observatories, located thousands of miles apart. This is an exciting milestone in the growing international scientific effort to unlock the extraordinary mysteries of our universe."

LIGO operates two detector sites -- one near Hanford in eastern Washington, and another near Livingston, Louisiana. The Livingston detector site is pictured here. Credit: LIGO Collaboration

The detected gravitational waves—ripples in space and time—were emitted during the final moments of the merger of two black holes, one with a mass about 31 times that of our sun, the other about 25 times the mass of the sun. The event, located about 1.8 billion light-years away resulted in a spinning black hole with about 53 times the mass of our sun—that means about three solar masses were converted into gravitational-wave energy during the coalescence.

"This is just the beginning of observations with the network enabled by Virgo and LIGO working together," says LSC spokesperson David Shoemaker of the Massachusetts Institute of Technology (MIT). "With the next observing run planned for fall 2018, we can expect such detections weekly or even more often."

LIGO has transitioned into a second-generation gravitational-wave detector, known as Advanced LIGO, that consists of two identical interferometers. Beginning operations in September 2015, Advanced LIGO has conducted two observing runs. The second observing run, "O2," began Nov. 30, 2016, and ended Aug. 25, 2017.

The Virgo detector, also now a second-generation detector, joined the O2 run Aug. 1, 2017 at 10 a.m. UTC. The real-time detection Aug. 14 was triggered with data from all three LIGO and Virgo instruments.

View of the LIGO detector in Hanford, Washington. LIGO research is carried out by the LIGO Scientific Collaboration, a group of more than 1,000 scientists from universities around the US and 14 other countries. Credit: LIGO Laboratory

"It is wonderful to see a first gravitational-wave signal in our brand new Advanced Virgo detector only two weeks after it officially started taking data," says Jo van den Brand of Nikhef and Vrije Universiteit Amsterdam, spokesperson of the Virgo collaboration. "That's a great reward after all the work done in the Advanced Virgo project to upgrade the instrument over the past six years."

When an event is detected by a three-detector network, the area in the sky likely to contain the source shrinks significantly, improving distance accuracy. The sky region for GW170814 has a size of only 60 square degrees, more than 10 times smaller than the size using data available from the two LIGO interferometers alone.

"Being able to identify a smaller search region is important, because many compact object mergers—for example those involving neutron stars—are expected to produce broadband electromagnetic emissions in addition to gravitational waves," says Georgia Tech's Laura Cadonati, deputy spokesperson for the LIGO Scientific Collaboration. "This precision pointing information enabled 25 partner facilities to perform follow-up observations based on the LIGO-Virgo detection, but no counterpart was identified—as expected for black holes."

"With this first joint detection by the Advanced LIGO and Virgo detectors, we have taken one step further into the gravitational-wave cosmos," says Caltech's David H. Reitze, executive director of the LIGO Laboratory. "Virgo brings a powerful new capability to detect and better locate gravitational-wave sources, one that will undoubtedly lead to exciting and unanticipated results in the future."


LIGO-Virgo Finds Mystery Object in "Mass Gap"

When the most massive stars die, they collapse under their own gravity and leave behind black holes when stars that are a bit less massive die, they explode in supernovas and leave behind dense, dead remnants of stars called neutron stars. For decades, astronomers have been puzzled by a gap that lies between neutron stars and black holes: the heaviest known neutron star is no more than 2.5 times the mass of our sun, or 2.5 solar masses, and the lightest known black hole is about 5 solar masses. The question remained: does anything lie in this so-called mass gap?

Now, in a new study from the National Science Foundation's (NSF's) Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) and the Virgo detector in Europe, scientists have announced the discovery of an object of 2.6 solar masses, placing it firmly in the mass gap. The object was found on August 14, 2019, as it merged with a black hole of 23 solar masses, generating a splash of gravitational waves detected back on Earth by LIGO and Virgo. A paper about the detection is being published today, June 23, in Las cartas del diario astrofísico.

"Discoveries such as this are puzzles, and force us to scratch our heads a bit," says David Reitze, executive director of the LIGO Laboratory at Caltech. "Have we observed the most massive neutron star or the lightest mass black hole? Discerning the true nature of this 'mass gap' object will require more observations, but those observations will undoubtedly shine new light on a part of the universe that has previously been inaccessible to us."

"This is going to change how scientists talk about neutron stars and black holes," says co-author Patrick Brady, a professor at the University of Wisconsin, Milwaukee, and the LIGO Scientific Collaboration spokesperson. "The mass gap may in fact not exist at all but may have been due to limitations in observational capabilities. Time and more observations will tell."

The cosmic merger described in the study, an event dubbed GW190814, resulted in a final black hole about 25 times the mass of the sun (some of the merged mass was converted to a blast of energy in the form of gravitational waves). The newly formed black hole lies about 800 million light-years away from Earth.

Before the two objects merged, their masses differed by a factor of 9, making this the most extreme mass ratio known for a gravitational-wave event. Another recently reported LIGO-Virgo event, called GW190412, occurred between two black holes with a mass ratio of about 4:1.

"It's a challenge for current theoretical models to form merging pairs of compact objects with such a large mass ratio in which the low-mass partner resides in the mass gap. This discovery implies these events occur much more often than we predicted, making this a really intriguing low-mass object," says co-author Vicky Kalogera, a professor at Northwestern University. "The mystery object may be a neutron star merging with a black hole, an exciting possibility expected theoretically but not yet confirmed observationally. However, at 2.6 times the mass of our sun, it exceeds modern predictions for the maximum mass of neutron stars, and may instead be the lightest black hole ever detected."

When the LIGO and Virgo scientists spotted this merger, they immediately sent out an alert to the astronomical community. Dozens of ground- and space-based telescopes followed up in search of light waves generated in the event, but none picked up any signals. So far, such light counterparts to gravitational-wave signals have been seen only once, in an event called GW170817. That event, discovered by the LIGO–Virgo network in August of 2017, involved a fiery collision between two neutron stars that was subsequently witnessed by dozens of telescopes on Earth and in space. Neutron-star collisions are messy affairs with matter flung outward in all directions and are thus expected to shine with light. Conversely, black hole mergers, in most circumstances, are thought not to produce light.

According to the LIGO and Virgo scientists, there are a few possible reasons why the August 2019 event was not seen by light-based telescopes. First, this event was six times farther away than the merger observed in 2017, making it harder for instruments to pick up any light signals. Secondly, if the collision involved two black holes, it likely would have not shone with any light. Thirdly, if one object was in fact a neutron star, its 9-fold-more-massive black-hole partner might have swallowed it whole a neutron star consumed whole by a black hole would not give off any light.

"I think of Pac-Man eating a little dot," says Kalogera. "When the masses are highly asymmetric, the smaller neutron star can be eaten in one bite."

How will researchers ever know if the mystery object was a neutron star or a black hole? Future observations with LIGO, Virgo, and possibly other telescopes may catch similar events that would help reveal whether additional objects exist in the mass gap.

"This is the first glimpse of what could be a whole new population of compact binary objects," says Charlie Hoy, a member of the LIGO Scientific Collaboration and a graduate student at Cardiff University. "What is really exciting is that this is just the start. As the detectors get more and more sensitive, we will observe even more of these signals, and we will be able to pinpoint the populations of neutron stars and black holes in the universe."

"The mass gap has been an interesting puzzle for decades, and now we've detected an object that fits just inside it," says Pedro Marronetti, program director for gravitational physics at the NSF. "That cannot be explained without defying our understanding of extremely dense matter or what we know about the evolution of stars. This observation is yet another example of the transformative potential of the field of gravitational-wave astronomy, which brings novel insights with every new detection."


What changes are being made to VIRGO and LIGO (if any)? - Astronomía

History is replete with turning points, moments that are looked back on as being pivotal to the flow of events that led to our civilization today. Scientific history is equally full of turning points — defining discoveries that transformed our understanding of the Universe and how it works. In 2015 such a discovery was made with the first observation of gravitational waves, which let us listen to the Universe and study it in a completely new way, founding the field of gravitational-wave astronomy.

The National Science Foundation’s LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) and the European-based Virgo instruments have now detected gravitational waves from more than 10 cosmic sources, including stellar-mass binary black hole mergers and one merger of neutron stars, which are the dense, spherical remains of stellar explosions.

Northwestern University has faculty, students, and postdocs in CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics) working in international collaborative teams and leading work in the new fields of gravitational-wave astrophysics and multi-messenger astronomy. Explore some of the exciting moments of these discoveries with them.

LIGO & Gravitational Waves

LIGO’s first detection of gravitational waves and merging black holes occurred on September 14, 2015, an event that made headlines worldwide and confirmed a major prediction of Albert Einstein’s 1915 general theory of relativity. The field of gravitational-wave astronomy was born with a little chirp “heard” on Earth that forever changed the way we see the universe. Additional content available on CIERA’s Gallery. View the story from Northwestern News, “Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein’s Prediction.”


Ver el vídeo: ARIES ESTA PERSONA TE A ESTADO HACIENDO BRUJERÍA POR ESTA RAZÓN (Agosto 2022).