Los científicos pueden haber visto un agujero negro y una estrella de neutrones colisionando
El nuevo hallazgo podría dar nuevas ideas sobre las estrellas de neutrones que están formadas por la materia más densa del cosmos.
Los cazadores de ondas gravitacionales pueden haber visto su cantera más exótica hasta ahora. Recientemente, un trío de detectores gigantes en los Estados Unidos e Italia detectó un pulso de ondas gravitacionales, ondas en el espacio mismo, que aparentemente se dispararon cuando un agujero negro y una estrella de neutrones se dispararon entre sí a unos 900 millones de años luz de distancia. Los observadores habían visto previamente numerosas fusiones de agujeros negros y una fusión de estrellas de neutrones, pero nunca una combinación. El nuevo hallazgo podría dar nuevas ideas sobre las estrellas de neutrones que están formadas por la materia más densa del cosmos.
"Este es un gran hito, si se pone de pie", dice Patrick Brady, portavoz de los más de 1300 científicos que trabajan con el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO), que tiene detectores gemelos en Hanford, Washington y Livingston, Louisiana. La nueva observación fue realizada por LIGO y Virgo, un detector de ondas gravitacionales cerca de Pisa, Italia, que alberga a más de 400 científicos.
Las ondas gravitacionales se activan cuando chocan objetos extremadamente masivos. Para detectar el estiramiento infinitesimal del espacio, los físicos desarrollaron enormes instrumentos ópticos en forma de L llamados interferómetros con brazos de varios kilómetros de largo. La primera detección se produjo en septiembre de 2015, cuando los investigadores de LIGO detectaron una explosión de radiación gravitacional de dos agujeros negros masivos docenas de veces más grande que el sol que se fusionó a 1.300 millones de años luz de distancia. Debido a que un agujero negro es un campo gravitacional puro que queda atrás cuando una estrella masiva se derrumba en un punto, la colisión implicó sin importar y no produjo radiación visible.
En agosto de 2017, Virgo se unió a la caza. En cuestión de días, los tres detectores detectaron un evento aún más fructífero: la fusión de dos estrellas de neutrones, esencialmente núcleos atómicos gigantes de unos 10 kilómetros de diámetro que quedan atrás por la implosión de estrellas un poco demasiado pequeñas para crear agujeros negros. Esa colisión también produjo una explosión masiva que fue vista por telescopios convencionales en todo el espectro electromagnético.
Ahora, LIGO y Virgo pueden haber visto la fusión de un agujero negro y una estrella de neutrones. "Esta es la tercera etapa de nuestra colección y, por supuesto, queremos completar nuestra colección", dice Vicky Kalogera, astrofísico y miembro de LIGO en la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois. Ver solo un agujero negro triturar una estrella de neutrones podría revelar cuán rígida es la materia de la estrella de neutrones, dice Kalogera, que es clave para descifrar la estructura de las estrellas de neutrones. Los teóricos aún no están completamente seguros de cuán comunes deberían ser los pares de estrellas de neutrones y agujero negro o cómo se forman. El modelado sugiere que es más probable que se formen a partir de estrellas nacidas en pares en órbita que luego colapsan, en lugar de errar agujeros negros y estrellas de neutrones que de alguna manera se encuentran.
La nueva señal fue notablemente fuerte. Trabajando juntos, los tres detectores pudieron localizar la fuente en el cielo dentro de 23 grados cuadrados, un punto en el cielo aproximadamente siete veces más ancho que la luna. En comparación, pudieron ubicar las estrellas de neutrones fusionadas solo dentro de 28 grados cuadrados, a pesar de que ese par estaba mucho más cerca, a solo 130 millones de años luz de distancia. La fuerza de la señal refleja cuánto ha mejorado la precisión de los detectores en 2 años, dice Brady.
Para determinar realmente la naturaleza de los cuerpos en colisión, los investigadores esperan que los telescopios convencionales puedan detectar evidencia de algún tipo de explosión, lo que indicaría la presencia de material de estrellas de neutrones. Hasta ahora, los astrónomos no han reportado signos obvios de tal "contraparte óptica", dice Brady.
Esa falta de una contraparte óptica significa que la identificación de los objetos se basa completamente en sus masas, que los investigadores estiman a partir de las ondas gravitacionales. Una es más pesada que cinco masas solares, y la otra, la presunta estrella de neutrones, es más ligera que tres, dice Brady. Pero esa segunda identificación no es del todo segura. De hecho, según la observación anterior de la fusión de estrellas de neutrones, algunos teóricos argumentan que una estrella de neutrones no puede pesar más de aproximadamente 2,2 masas solares.
Si los astrónomos no pueden encontrar una contraparte óptica, entonces los investigadores de LIGO y Virgo tendrán que tratar de determinar la naturaleza de los objetos que colisionan solo de las ondas gravitacionales. Eso es desafiante, pero no necesariamente imposible, dice Brady. @mundiario
