¿Cuál es la incertidumbre en la masa solar radiada como energía pura? (Ondas gravitacionales)

Debería echar un vistazo a este documento del equipo de LIGO, que describe con cierto detalle el proceso de ajuste que se utiliza para estimar los parámetros del sistema a partir de los datos observados. También da un breve argumento de plausibilidad de por qué se espera que un par de agujeros negros fusionados se rindan.$\sim 5$% de su masa en reposo como ondas gravitacionales.

Los parámetros se estiman por comparación con un conjunto de modelos numéricos basados ​​en códigos GR utilizando un marco bayesiano. Los diferentes parámetros están restringidos con diferentes grados de precisión. Es importante destacar que muchos de los parámetros están correlacionados .

Lo que esto significa es que aunque las masas individuales se citan como $14.2^{+8.3}_{-3.7} M_{\odot}$y$7.5^{+2.3}_{-2.3} M_{\odot}$; y la masa final después de la fusión es$20.8^{+6.1}_{-1.7} M_{\odot}$, eso no significa que la masa inicial (y la incertidumbre) se pueda estimar simplemente sumando los dos primeros números y combinando sus errores de cuadratura, o que la discrepancia de masa (radiada en ondas gravitacionales) se pueda obtener restando el tercer número de la suma de los dos primeros números. Estas estimaciones de parámetros no son independientes entre sí . Los agujeros negros iniciales más masivos conducirán a un agujero negro final más masivo y viceversa.

Cada forma de onda calculada numéricamente que se ajusta a los datos es un modelo autoconsistente de un binario de agujero negro fusionado. Si se especifican las masas y espines iniciales de los agujeros negros, esto conduce a una masa final definida de agujeros negros después de la fusión. Por lo tanto, cada una de estas formas de onda del modelo predice un "déficit de masa" entre los agujeros negros iniciales y el agujero negro final. Por lo tanto, la diferencia de masa citada y su incertidumbre en la Tabla 1 de este documento de$1.0^{+0.1}_{-0.2}M_{\odot}$, se obtiene a partir de la distribución de posibles modelos que se ajustan a los datos (tanto la fase inspiral como la de ringdown) y por tanto la distribución de los "déficits de masa" que predicen estos modelos. No proviene de hacer álgebra simple sobre los parámetros citados para las masas inicial y final del agujero negro.

Tienes razón en estar asombrado y cuestionar la afirmación de que 1 masa solar equivalente de energía pura fue radiada por ondas gravitacionales. Yo mismo estaba en una posición similar en febrero cuando anunciaron que la primera fusión de agujeros negros que detectaron había irradiado 3 masas solares (o más que todo el universo observable en esa fracción de segundo). Pero después de haber trabajado en ondas gravitacionales durante un tiempo, ahora he comenzado a acostumbrarme a números tan alucinantes. Sin entrar en las matemáticas detalladas detrás de la relatividad general y las ecuaciones de conservación de la energía, no puedo darle una respuesta firme, pero lo que diría es que si cree que LIGO puede detectar estos minúsculos cambios en la longitud ($10^{-21}$), que se cita como:

como medir con precisión la distancia de la Tierra a la estrella más cercana (3 años luz) dentro del ancho de un cabello humano

entonces no debería tener ningún problema en creer que 1 masa solar completa de energía fue radiada por estos agujeros negros fusionándose :)