Fórmulas matemáticas para interpretar las ondas gravitacionales

Sean McWilliams, profesor en la Universidad de West Virginia, ha desarrollado un método matemático para calcular las propiedades de los agujeros negros a partir de datos de ondas gravitacionales.

Han pasado dos años desde que un equipo que trabaja con el detector LIGO anunció que habían detectado ondas de gravedad. Desde entonces, los científicos allí y en otros lugares han continuado el trabajo, buscando comprender mejor los agujeros negros, la fusión de estrellas de neutrones y, en última instancia, la gravedad misma.

Pero tal trabajo se ha visto obstaculizado en un aspecto: la fuente de las ondas de gravedad, la fusión de agujeros negros, es tan complicada que se pensó que las señales que generaban no podían interpretarse matemáticamente.

En cambio, los científicos han estado interpretando las señales al compararlas con las señales generadas usando simulaciones por computadora.

En este nuevo esfuerzo –subido en el servidor de preimpresión arXiv y aceptado para su publicación en Physical Review Letters–, McWilliams (quien fue miembro del Consejo de Colaboración Científica de LIGO) afirma haber desarrollado fórmulas matemáticas que pueden usarse para calcular la señal. Sus cálculos involucran el uso de la órbita circular más estable (ISCO), un área alrededor de un agujero negro que es aproximadamente tres veces la distancia del horizonte de sucesos, donde un objeto puede orbitar el agujero negro sin ser tragado. ISCO históricamente ha sido un desafío para los astrofísicos Buscando una solución matemática al problema.

McWilliams explica que eludió el problema simplemente al omitir el estado final de los agujeros negros fusionados. En su lugar, usó la relatividad general para calcular lo que le sucedería a una pequeña masa al girar, y finalmente perturbó, el agujero negro final que resultó. Eso, señala, le permitió calcular la señal de ISCO y hacia adentro.

Su método analítico utiliza dos fórmulas que creó para estudiar las ondas de gravedad que emergen de los agujeros negros en colisión. Afirma que los resultados son tan precisos como los proporcionados por las simulaciones. También sugiere que podrían usarse en futuras pruebas de relatividad general y para analizar datos de LIGO a medida que los investigadores observan más colisiones de agujeros negros. Se requiere más trabajo de otros en el campo antes de que se puedan verificar los cálculos que McWilliams ha establecido.

Fuente: EP

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