- Título original: Multifractal signatures of gravitational waves detected by LIGO
- Autores del articulo: Daniel B. de Freitas, Mackson . F. Nepomuceno & J. R. De Medeiros
- Institución del primer autor: Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, Ceará, Brazil.
- Estado de la publicación: presentada en Actas del Simposio 346 del IAU
Crédito de la imagen destacada: LIGO
Uno de los descubrimientos más importantes de nuestra era es la confirmación de la existencia de las ondas gravitacionales. Las ondas gravitacionales son una perturbación en el espacio-tiempo regularmente producida por la interacción con objetos masivos. Hace unos pocos años, gracias a los esfuerzos por los grupos como LIGO que se han encargado de construir detectores, se pudieron detectar ondas gravitacionales a consecuencia de un evento de coalescencia de agujeros negros y, recientemente, hubo una detección que involucra a las estrellas de neutrones. Pero, alguna vez te has preguntado cómo logran clasificar las ondas gravitacionales para determinar los mecanismos físicos que causan estos eventos?
Por el momento, hay algunos métodos para poder ayudar a distinguir el origen de estas ondas gravitacionales, pero hay una falta de estandarización para que estos métodos puedan ser utilizados consistentemente ya que, hasta el año 2017, las ondas gravitacionales confirmadas provenían solamente de la coalescencia de agujeros negros. En este estudio, los autores proponen un nuevo método estándar para distinguir ondas gravitacionales producidas por la coalescencia de agujeros negros usando el procedimiento Media Móvil Descendiente Multifractal (MFDMA por sus siglas en inglés). Este procedimiento utiliza análisis multifractal, que es una manera de caracterizar un sistema dinámicos a través del tiempo. El procedimiento consiste en hacer medidas multifractales provenientes de data al comienzo de la coalescencia de los agujeros negros.
Figura 1: Un ejemplo del análisis multifractal que emplearon los autores con una onda gravitacional confirmada (la de arriba es la detección de Hanford, el detector de LIGO en Washington, mientras que la de abajo es la de Livingston, el detector de LIGO de Louisiana) de una coalescencia de agujeros negros. Los puntos de colores representan los puntos de este procedimiento mientras que las líneas verdes representan la onda gravitacional. El rojo viene de las medidas multifractales de la onda. Los puntos azules son medidas del ancho del lado izquierdo del máximo del espectro de la singularidad, mientras que los negros vienen de la derecha. La línea vertical violeta distingue la división de la serie de tiempo. Se puede ver cómo los puntos parecen coincidir con el comienzo de la detección de esta coalescencia de agujeros negros que se puede ver en la onda. Esta figura proviene de la Figura 2 del artículo escrito por estos autores.
Como se puede ver en la Figura 1, los autores del estudio descubrieron que hay una conexión entre el comportamiento de las medidas multifractales y cuando comienza un evento de coalescencia de agujeros negros en las ondas gravitacionales. Este comportamiento se puede distinguir en como los puntos ya no están en una línea derecha. Los autores emplearon este método con todas las ondas gravitacionales que han sido confirmadas como producto de la coalescencia de agujeros negros y determinaron que este tipo de comportamiento se encuentra en cada uno de estos ejemplos.
Una vez identificaron que este método parece funcionar para las ondas gravitacionales con este origen, decidieron delinear el siguiente procedimiento:
- Caracterizar las dinámicas fractales de la onda gravitacional para poder determinar las variables necesarias para utilizar el método multifractal.
- Determinar el comienzo del evento de coalescencia de los agujeros negros
- Determinar las relaciones necesarias para poder determinar el resto de las necesarias para caracterizar la onda.
Es importante delinear procedimientos como este para el futuro del trabajo en ondas gravitacionales. Como éste todavía es un campo de astronomía muy joven, es necesario delinear procedimientos necesario para estandarizar la caracterización de las diferentes ondas gravitacionales que se detectan. Procedimientos como éste ofrecen oportunidades para el desarrollo de este campo, esto incluye el facilitar el análisis de datos observados a través de futuros detectores en el espacio, en donde hay una alta probabilidad que llegarían a identificar ondas gravitacionales provenientes de varios tipos de origen. Logrando así descubrimientos con mayor facilidad.
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