La teoría de Einstein sobre la relatividad general predice la presencia de ondulaciones en el espacio-tiempo generadas por la fusión de pares de agujeros negros. Cuando las galaxias se unen, los agujeros negros supermasivos que se cree que se encuentran en el centro de las galaxias grandes se encuentran irremediablemente. Primero «bailan» juntos y finalmente inician un abrazo desesperado 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 el final resultante. Las plantillas de búsqueda generadas por los científicos de 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 las órbitas finales y la combinación de agujeros negros con precisión, fue necesario aplicar soluciones numéricas de las ecuaciones de campos de la relatividad general.
Estas formas de onda híbridas 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 como parte de la iniciativa de colaboración Análisis de Inyección Numérica (NINJA).
Los científicos de CBHEO también modelizaron las colisiones partón-partón que se producen a causa de la fusión de agujeros negros. El motivo 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. El principal resultado de las simulaciones fue la cantidad de energía y de momento angular que se pierden en las ondas gravitatorias.
A partir de los resultados del proyecto CBHEO sobre la dinámica de los agujeros negros, los científicos esperan identificar las huellas de las ondas gravitatorias. A su vez, puesto que los agujeros negros son muy difíciles de observar, la información sobre ondas gravitatorias podría ser una nueva herramienta muy potente para la astrofísica.
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