NeoFronteras

La actualización de LIGO que empezará a operar a partir de 2023 permitirá registrar varios eventos al día.

Desde 2015 los humanos disponemos de nuevos ojos para observar el Cosmos. Desde entonces vemos fenómenos que nunca antes habían sido observados, como la colisión de agujeros negros o de estrellas de neutrones.

Ese año el observatorio LIGO registró por primera vez la colisión de agujeros negros. Lo hizo en los primeros días de prueba o calibración después de una actualización del instrumento. Más tarde se registraron varios de estos fenómenos e incluso la colisión de estrellas de neutrones y su contrapartida óptica en forma de kilonova. En total, se han detectado 10 colisiones de agujeros negros y una colisión entre estrellas de neutrones.

LIGO ha sufrido varias actualizaciones del hardware desde que empezó a operar en 2002, las primeras de las cuales no permitían detectar estas ondas del propio espacio-tiempo. Sólo fue a raíz de esa última completada en 2015 cuando esto fue posible. Ahora se encuentra en otro periodo de actualización que permitirá aumentar su sensibilidad en un 50% y por ello no hay noticias al respecto, salvo las referentes a reanálisis de datos del pasado. Pero en un par de meses entrará en operación con la nueva actualización y comenzará el goteo de nuevos casos, pues se espera que permita detectar un evento de este tipo casi cada día.

Aunque la Estadística la usan políticos y otros agentes «sociales» para manipular la opinión pública, es una rama de las Matemáticas muy importante para la ciencia. Se necesitan muchos casos para poder afirmar algo con cierta fiabilidad o, al menos, para no negar la hipótesis nula, como se suele decir, porque afirmar, lo que se dice afirmar, casi nunca se puede, simplemente no se puede negar la hipótesis de trabajo.
Para poder detectar el Higgs no basta con un simple evento, sino que se necesitaron muchísimos de ellos para poder decir que tal partícula existe con 5 sigmas de significación estadística, que es la frontera que se ha establecido para decir que se trata de un descubrimiento y no de una fluctuación estadística. De hecho, en el LHC se había descubierto algún caso con 3 sigmas que luego no aguantó cuando se tuvo más muestra. Porque, básicamente, en el LHC sólo se ha descubierto el Higgs y nada significativo.

Para el caso de las ondas gravitacionales pasa lo mismo. Necesitamos de muchos casos para poder saber de las abundancias relativas de agujeros negros en función de su masa. O tener muchas colisiones de estrellas de neutrones para poder deducir la constante de Hubble con una precisión comparable a las otras vías y que se resuelva, o no, la «tensión» sobre este asunto. O que se logre definir bien la ecuación de estado de las estrellas de neutrones.

Así que, cuando aún no se ha puesto en marcha el LIGO con la nueva actualización, el pasado 14 de febrero ya se ha aprobado la siguiente. Y esta será maravillosa, pues permitirá registra uno de estos eventos cada pocas horas. Se espera que LIGO con esa siguiente actualización, a la que se ha denominado Advanced LIGO Plus (ALIGO+), empiece a operar en 2023.

La National Science Foundation norteamericana pondrá 20,4 millones de dólares, el gobierno británico pondrá 13,7 millones de dólares y el de Australia una pequeña cantidad hasta completar los 35 millones. Estas cifras en ciencia de grandes proyectos son muy pequeñas.

Esa actualización afectará a los dos interférometros ópticos en forma de L y de 4 km de longitud por brazo que hay en EEUU, tanto el de Hanford (Washington) como el de Livingston (Louisiana).

La actualización incluye agregar una nueva cavidad óptica al vacío de 300 m de longitud que produzca un «estrujado» de la luz láser dependiente de la frecuencia. Esto reducirá tanto la presión sobre los espejos como las fluctuaciones de los fotones a la vez. Además, nuevos recubrimientos de los espejos reducirán el ruido térmico a la cuarta parte.

Todo ello permitirá reducir el ruido de la señal, por lo que se podrá, entre otras cosas, detectar las colisiones de estrellas de neutrones que se den a menos de 325 megaparsecs (1000 millones de años luz, más o menos) de la Tierra. Esto dobla la sensibilidad de la actualización en curso, que «sólo» verá este tipo de eventos si se dan a 173 megaparsec o menos de nosotros.

Estas actualizaciones no sólo mejorarán la frecuencia de las observaciones, sino que, además, mejorarán la calidad de las mismas. Así, por ejemplo, la reducción del ruido permitirá saber la rotación de los agujeros negros antes de la colisión, por lo que proporciona la capacidad de medir cosas que antes no se podían. También se espera deducir la ecuación de estado de las estrellas de neutrones.

Todo ello se verá completado con el interferómetro (Virgo) que ya hay en Italia y los que se planean construir en Japón e India. Así, se espera que este último empiece a funcionar en 2025.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Sobre LIGO.
Foto: Caltech/MIT/LIGO Lab.