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La colaboración internacional LIGO-Virgo-KAGRA acaba de publicar un nuevo catálogo de detecciones de ondas gravitacionales que recoge 161 nuevos eventos debidos a colisiones de agujeros negros. Algunos de estos eventos representan nuevos récords y aportan valiosas claves en el estudio de tan fascinantes astros.
Hace poco más de diez años que, tras varias décadas de esfuerzos de los físicos que habían llevado a cabo búsquedas muy laboriosas, se confirmaba una de las predicciones más audaces de la teoría centenaria de la relatividad general de Einstein: grandes masas, al moverse de manera acelerada, crean unas minúsculas distorsiones en el espacio-tiempo que se propagan en forma de ondas, son las llamadas ondas gravitacionales.
Durante una década, los observatorios LIGO (uno en el estado de Washington y otro en Luisiana), Virgo (Italia) y KAGRA (Japón), trabajando juntos, han sido capaces de detectar centenares de eventos y de triangular la posición de las señales en la bóveda celeste. Ahora se acaba de publicar un nuevo catálogo que recoge 161 nuevas detecciones (observadas entre abril de 2024 y enero de 2025) elevando así a 390 el total de eventos confirmados hasta la fecha.
Estas señales gravitacionales se producen en acontecimientos cósmicos muy violentos, como las colisiones de agujeros negros. Los detectores de los observatorios LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), mediante interferometría con láseres, miden las deformaciones del espacio -creadas por las ondas- que son mucho menores que el tamaño de un protón.
Los avances tecnológicos que se van implementando en estos observatorios van mejorando sus prestaciones y el número de detecciones está aumentando últimamente de manera impresionante.
Los observatorios LIGO-Lousiana y VirgoColaboración LVK
En este nuevo catálogo denominado GWTC-5 (Gravitational Wave Transient Catalogue 5.0), se recogen varias señales que baten récords:
El estudio de las señales GW241011 y GW241110, detectadas el 11 de octubre de 2024 y el 10 de noviembre de 2024, respectivamente, resultaron de dos fusiones de agujeros negros ocurridas a 700 millones de años luz y a 2400 millones de años luz de distancia. La rapidísima rotación de los agujeros negros involucrados, junto con la orientación del eje de rotación, indican que estos cuatro agujeros negros son objetos de segunda generación, es decir, que cada uno de los agujeros negros involucrados fue, a su vez, creado por fusiones previas. Esto tiene gran importancia para el estudio de la evolución de los agujeros negros, pues demuestra que al menos algunos de ellos pueden ir creciendo mediante fusiones sucesivas.
La señal detectada el 15 de junio de 2024 (denominada GW240615, de acuerdo con la fecha de su observación) pudo triangularse de manera que se localizó en una pequeña área de tan solo 6 grados cuadrados. Las ondas fueron emitidas cuando colisionaros dos agujeros negros de 26 y 30 masas solares a una distancia de 3.000 millones de años luz de la Tierra. Se trata de la localización más precisa lograda hasta la fecha para este tipo de señales, el poder afinar la ubicación de un evento de este tipo debe permitir asociar el origen de la señal con algún objeto concreto, por ejemplo: una galaxia que se encontrase en esa posición.
Recreación de las ondas gravitacionales creadas por un sistema binario de agujeros negrosNASA
En el nuevo catálogo también sobresale GW250114, una señal detectada el 14 de enero de 2025 que fue emitida durante la colisión y fusión de un agujero negro de 34 masas solares con otro de 32 masas solares, ambos situados a unos mil millones de años luz de distancia. Esta señal fue tan nítida (relación señal/ruido del orden de 80) que permitió a los investigadores realizar la prueba más precisa de la relatividad general hasta la fecha, además de confirmar un concepto introducido por Stephen Hawking: el teorema del área de los agujeros negros.
Tomados en su conjunto, los descubrimientos compilados en este catálogo han cambiado nuestra percepción del universo: los agujeros negros binarios son frecuentes y pueden fusionarse (incluso de manera sucesiva) para crear otros objetos más masivos. En un futuro próximo, con este tipo de detecciones se podrá medir la expansión del universo, con gran precisión, mediante una técnica diferente a las que se utilizan hasta la fecha y se podrá confirmar la validez de algunas teorías físicas de interés cosmológico.
Mencionemos finalmente que varios grupos de investigación españoles están contribuyendo de manera notable en toda esta revolución científica. Entre ellos, el grupo GRAVITY de la Universitat de les Illes Balears, con la Dra. Alicia Sintes a la cabeza, ha jugado un papel pionero mediante su colaboración en LIGO desde el año 2002, desarrollando modelos teóricos que permiten analizar los datos y darles una interpretación astrofísica.
El catálogo GWTC-5 y sus características han sido publicados por la colaboración LVK en una serie de artículos, el de presentación puede consultarse en este enlace.
Rafael Bachiller es director del Observatorio Astronómico Nacional (Instituto Geográfico Nacional) y académico de la Real Academia de Doctores de España.
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