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Fusión de agujeros negros: la primera detección de múltiples frecuencias de llamada   

Fusión de dos los agujeros negros tiene tres etapas: fases de inspiración, fusión y ringdown. Característica ondas gravitacionales se emiten en cada fase. La última fase de llamada es muy breve y codifica información sobre las propiedades del final. agujero negro. Reanálisis de datos desde binario. agujero negro El evento de fusión GW190521 ha proporcionado, por primera vez, evidencia de réplicas características de la fusión en forma de dos frecuencias de timbre débiles separadas producidas por el único resultado. agujero negro mientras se establecía en una forma simétrica estable. Esta es la primera detección de múltiples frecuencias de ondas gravitacionales en la etapa de llamada. Al igual que una campana 'suena' durante algún tiempo después de haber sido atascada, el sencillo resultante está distorsionado. agujero negro formado después de la fusión 'anillos' durante algún tiempo emitiendo débiles ondas gravitacionales antes de lograr una forma simétrica estable. Y, precisamente la forma en que la campana determina las frecuencias específicas con las que suena la campana, de manera similar, según el teorema del no pelo, la masa y el giro de la campana. agujero negro determinar las frecuencias de llamada. Por lo tanto, este desarrollo allana el camino para el uso de frecuencias de llamada para estudiar las propiedades del final. agujero negro 

Agujeros negros Son objetos masivos con campos gravitacionales extremadamente fuertes. cuando dos orbital los agujeros negros giran en espiral entre sí y finalmente se fusionan, el tejido de espacio-Los tiempos a su alrededor se alteran, lo que crea ondas de ondas gravitacionales irradiando hacia afuera. Desde septiembre de 2015, cuando comenzó la astronomía de ondas gravitacionales con la primera detección de LIGO de ondas gravitacionales generado por la fusión de dos los agujeros negros A 1.3 millones de años luz de distancia, fusionándose los agujeros negros ahora se detectan de forma rutinaria casi una vez por semana.   

La fusión de los agujeros negros tiene tres fases. cuando los dos los agujeros negros están muy separados, lentamente órbita unos a otros emitiendo débiles ondas gravitacionales. El binario se va haciendo cada vez más pequeño. órbitas ya que la energía del sistema se pierde en forma de ondas gravitacionales. Es fase inspiracional de coalescencia. El siguiente es fase de fusión cuando los dos los agujeros negros acercarse lo suficiente como para fusionarse y formar un solo agujero negro con forma distorsionada. En esta etapa se emiten las ondas gravitacionales (GW) más fuertes, que ahora son detectadas y registradas de forma rutinaria por los observatorios de ondas gravitacionales.  

A la fase de fusión le sigue una etapa muy corta llamada etapa de llamada donde el sencillo resultante distorsionado agujero negro alcanza rápidamente una forma esférica o esferoidal más estable. Ondas gravitacionales Los GW emitidos en la fase de ringdown son amortiguados y mucho más débiles que los GW emitidos en la fase de fusión. Así como una campana 'suena' durante algún tiempo después de estar atascada, el sencillo resultante agujero negro 'anillos' durante algún tiempo emitiendo sonidos mucho más débiles ondas gravitacionales antes de lograr una forma simétrica estable.  

Las débiles frecuencias de timbre múltiples de ondas gravitacionales lanzado durante la fase de ringdown de la fusión de dos los agujeros negros no fueron detectados hasta el momento.  

Recientemente, un equipo de investigación ha logrado detectar múltiples frecuencias de ondas gravitacionales en la etapa de llamada del sistema binario. agujero negro evento de fusión GW190521. Buscaron tonos de desvanecimiento individuales en las frecuencias de timbre sin considerar ninguna relación con las frecuencias y los tiempos de atenuación y lograron identificar dos modos que implican la deformación resultante. agujero negro emitió al menos dos frecuencias después de la fusión. Esto fue predicho por la relatividad general de Einstein, por lo que el resultado confirma la teoría. Además, los investigadores compararon las frecuencias y los tiempos de amortiguación de los dos modos de llamada encontrados en el evento de fusión para probar el "teorema de la ausencia de pelo" (que los agujeros negros están completamente caracterizados por masa y espín y no se necesita ningún otro “pelo” para describir sus características) y no encontraron nada más allá de la relatividad general.  

Este es un hito porque se pensaba ampliamente que la observación de múltiples frecuencias de llamada no sería posible antes de que los detectores de ondas gravitacionales de próxima generación estén disponibles en el futuro.  

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Fuentes:   

  1. Capaño, CD et al. 2023. Espectro cuasinormal multimodo de un agujero negro perturbado. Cartas de revisión física. vol. 131, Número 22. 1 de diciembre de 2023. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.221402  
  2. Max-Planck-Institut fürGravitationsphysik(Albert-Einstein-Institut), 2023. Noticias – Para quién suena el agujero negro. Disponible en https://www.aei.mpg.de/749477/for-whom-the-black-hole-rings?c=26160 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Periodista científico | Editor fundador de la revista Scientific European

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