Los alumnos de doctorado Rafel Jaume y Joan-René Mérou han realizado una estancia de tres meses en el observatorio de la colaboración científica LIGO en Livingston (EE. UU.), durante la cual han ayudado a identificar y mitigar fuentes de perturbaciones que afectaban a las señales, y han contribuido al seguimiento en tiempo real de ondas gravitacionales durante el cuarto período de observación de los detectores.

El alumno de doctorado Joan Llobera Querol participó ayer en la detección de una señal de onda gravitacional provocada por la fusión binaria de, como mínimo, una estrella de neutrones, un fenómeno excepcional que ha despertado el interés de la comunidad científica internacional.

 

Los investigadores Rafel Jaume Amengual y Joan-René Mérou Mestre, del Instituto de Computación Aplicada y Código Comunitario (IAC3) de la Universidad de las Islas Baleares (UIB), han realizado una estancia de investigación de tres meses en el observatorio de ondas gravitacionales de la colaboración científica LIGO en Livingston (Luisiana, EE. UU.). Durante esta estancia, que forma parte de su programa de doctorado, han participado en tareas relacionadas con la mejora de la sensibilidad del observatorio a la hora de detectar las señales de las ondas gravitacionales.

Tanto Rafel Jaume Amengual como Joan-René Mérou Mestre han trabajado estrechamente con la doctora Anamaria Effler y el personal del observatorio como parte del equipo de caracterización del detector. Su trabajo se ha centrado en mejorar la sensibilidad del detector, identificar y mitigar las fuentes de perturbaciones, y contribuir al seguimiento en tiempo real de los eventos candidatos de ondas gravitacionales durante el cuarto período de observación (O4). Además, cada investigador ha participado en diferentes proyectos que han permitido mejorar las capacidades de LIGO.

Una detección excepcional

La UIB participa de manera activa en la detección de ondas gravitacionales a través de la colaboración científica LIGO. Tanto es así, que los miembros del grupo de investigación en Física Gravitacional: teoría y práctica (GRAVITY) participan habitualmente en los turnos de guardia que están pendientes de las señales detectadas por los observatorios de LIGO.

Ayer mismo, otro de los alumnos de doctorado de la UIB, Joan Llobera-Querol, participó de manera directa en el seguimiento inicial de una señal que se detectó a las 22.25 horas del jueves 6 de febrero, como uno de los seis miembros del turno de guardia de LIGO.

Las primeras estimaciones apuntan a que la señal S250206dm podría ser un candidato importante de ondas gravitacionales del actual periodo de observación de los detectores de LIGO (Estados Unidos), Virgo (Italia) y KAGRA (Japón).

Si se confirma, es muy probable que esta señal provenga de la fusión binaria entre al menos una estrella de neutrones y otro objeto aún desconocido, situado a una distancia de 1.000 millones de años luz, aproximadamente (más de 300 megaparsecs). Si los investigadores pueden llegar a confirmar que este segundo objeto es una estrella de neutrones, nos encontraríamos ante un fenómeno excepcional que hasta el momento solo se ha podido observar en dos ocasiones.

Rafel Jaume Amengual

La participación de Rafel Jaume se centró en mejorar los sistemas de adquisición de datos de LIGO, especialmente los convertidores analógico-digital (CAD). Estos dispositivos se encargan de convertir las señales analógicas de los sensores de LIGO en datos digitales para el análisis.

Su investigación analizó cómo la interferencia entre los canales CAD podría distorsionar los datos, un problema crítico para sistemas de precisión como LIGO, con hallazgos que destacan la importancia de aislar los canales para garantizar la precisión de los datos. También trabajó con señales DuoTone, que sirven como testigos de temporización en el flujo de datos, y aseguran una precisión de temporización de menos de microsegundos para alinear la salida del interferómetro con los estándares UTC.

Además, mejoró la precisión de la calibración necesaria para cuantificar la respuesta de LIGO a las ondas gravitacionales, reducir los sesgos en las medidas de agujeros negros y estrellas de neutrones, y garantizar conclusiones científicas fiables.

Rafel Jaume también colaboró en investigaciones sobre fuentes de perturbaciones y contribuyó a analizar la calidad de los datos durante los acontecimientos candidatos a ondas gravitacionales. También participó en los turnos de trabajo del equipo de respuesta rápida, apoyando la validación en tiempo real de candidatos a ondas gravitacionales y analizando eventos de ruido.

Joan-René Mérou Mestre

Joan-René Mérou se centró en identificar y mitigar varios problemas de ruido que habían desafiado a los científicos durante meses. También contribuyó al seguimiento rápido de los eventos candidatos a detecciones de ondas gravitacionales durante el cuarto período de observación. Identificó un problema de calibración que afectaba al ruido cercano a la frecuencia del púlsar del Cangrejo, una estrella de neutrones situada en la nebulosa del Cangrejo. Además, implementó un sistema automatizado para registrar la actividad del detector durante los eventos de pérdida de bloqueo. Este sistema es fundamental para garantizar la seguridad de los instrumentos y mejorar el diagnóstico operativo.

También contribuyó a la investigación de una perturbación originada por la electrónica en los bastidores láser preestabilizados, y rastreó otra fuente de ruido persistente en la electrónica de los bastidores de vacío, contribuyendo al entendimiento del origen de este artefacto.

Además, Joan-René Mérou participó en los turnos del equipo de respuesta rápida a candidatos a detecciones de señales de ondas gravitacionales, apoyando la validación en tiempo real de dos detecciones de ondas gravitacionales: 241113p y 241116cq, dos coalescencias de sistemas binarios de agujeros negros. Tras la validación de los candidatos de ondas gravitacionales, Joan-René Mérou fue el responsable de enviar circulares a la comunidad científica mundial a través de la Red de Coordenadas Generales de la NASA.

¿Por qué es importante su trabajo?

Las ondas gravitacionales son perturbaciones ondulatorias en el espacio que se propagan a partir de eventos como la fusión de agujeros negros, colisiones de estrellas de neutrones u otros fenómenos cósmicos altamente energéticos. Estas ondas traen información sobre los eventos cataclísmicos que las crearon, y ofrecen una nueva manera de estudiar el universo.

Para detectar estas ondas gravitacionales, la colaboración científica LIGO, en la que participa la UIB a través del grupo de investigación en Física Gravitacional: Teoría y Práctica (GRAVITY), ha desarrollado instrumentos altamente sensibles que utilizan interferometría láser avanzada y que se encuentran ubicados en dos observatorios en los Estados Unidos: en Hanford (Washington) y en Livingston (Luisiana).

Los detectores de ondas gravitacionales son increíblemente sensibles, lo que significa que también son susceptibles a una gran variedad de fuentes de perturbaciones. Para ello, deben operar en un entorno libre de vibraciones sísmicas y de otras fuentes de ruido, como las interferencias eléctricas, las fluctuaciones de temperatura y los efectos de la actividad humana.

El equipo de caracterización del detector, en el que han participado los investigadores del IAC3, tiene un papel vital en la identificación y mitigación de estas fuentes de ruido. Su trabajo garantiza que los datos recogidos por LIGO sean precisos y libres de artefactos que puedan imitar o enfocar las señales de ondas gravitacionales.

Ambos investigadores han contribuido a mejorar las capacidades de LIGO durante el cuarto período de observación. Los conocimientos y las herramientas que han desarrollado serán útiles para las detecciones de ondas gravitacionales actuales y futuras.

Fecha de publicación: 07/02/2025