La épica colisión de estrellas de neutrones y sus ondas gravitacionales

Científicos del mundo entero, por primera vez en la historia, lograron captar en imágenes la colisión entre dos estrellas de neutrones, un fenómeno cataclismico que se produjo a unos 130 millones de años luz de la Tierra. El evento ha sido denominado GW170817.

colisión estrellas de neutrones

Este hito en la historia de la exploración espacial podríamos agradecérselo a la astronomía de ondas gravitacionales, que al identificar la naturaleza del evento alertó a los observatorios del mundo sobre el lugar exacto donde debían mirar. Además, se trata de la primera vez que registramos una onda gravitacional y observamos el evento donde se produjo de forma simultánea.

 

Vámonos de fiesta.

Existen motivos para celebrar. Se trata de un acontecimiento maravilloso. Desde que se inició la búsqueda de estas ondas gravitacionales, no habíamos sido capaces de enfocar el punto donde se originaron, mucho menos de observar el evento que las causó. Por increíble que parezca, esta hazaña se produjo en la quinta detección gravitacional.

jean claude van damme bailando

Las cuatro detecciones previas se originaron en fusiones (o colisiones) de agujeros negros binarios, que se unieron para formar un gran agujero negro. En fenómenos de esta clase existen dos motivos principales por los que somos incapaces de apreciarlos visualmente.

 

Las ondas gravitacionales de agujeros negros binarios y sus inconvenientes.

En primer lugar, los humanos sólo contaban con dos detectores de ondas gravitacionales: los interferómetros de LIGO en Livingston, Louisiana y otro en Hanford, Washington. Esto quiere decir que los primeros tres eventos podían determinarse en un área bastante amplia del cielo. Con la implementación de un tercer detector, el interferómetro de Virgo, en Italia, se obtuvo una mejoría en la exactitud de la locación a un factor aproximado de 10.

En segundo lugar, tenemos la propia naturaleza de los agujeros negros. Prácticamente son invisibles. Absorben toda la luz a su alrededor – y deducimos que existen basándonos en las alteraciones del espacio que los rodea. Por otro lado, las estrellas de neutrones son muy visibles, por lo que una colisión entre dos sería un evento bastante llamativo.

agujero negro

 

Nuestra primera colisión de estrellas de neutrones.

Para realizar esta nueva serie de observaciones, alrededor de 70 observatorios – en el espacio y en suelo firme – colaboraron con el equipo de LIGO y Virgo para examinar una pequeña área del cielo en la constelación de Hidra, justo al lado de la galaxia lenticular NGC 4993.

kilonova

Así detectó el Hubble la primera kilonova.

El primer detector se disparó el 17 de agosto a las 8:41 a.m. tiempo del Atlántico, y 1.7 segundos después, dos observatorios en el espacio, el Fermi Gamma-ray Space Telescope de la NASA y el International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory de la Agencia Espacial Europea, captaron una intensa ráfaga de rayos gamma – uno de los eventos más brillantes y energéticos del universo – en la misma zona donde se había producido el fenómeno que activó el detector.

Al convertir las ondas en información audible, el “chirrido” también resultó distinto. Mientras que en las colisiones de agujeros negros duró apenas una fracción de segundo, en el GW170817, el chirrido se mantuvo durante aproximadamente 100 segundos.

No se trataba de una coincidencia, y astrónomos de todo el mundo iniciaron una carrera loca para apuntar sus telescopios a Hidra.

“Inmediatamente nos pareció que la fuente tenía las características de estrellas de neutrones, la otra fuente codiciada que esperábamos observar – y que habíamos prometido al mundo poder mostrar”, declaró David Shoemaker, el vocero de LIGO.

 

¿Qué son las estrellas de neutrones?

Las estrellas de neutrones son uno de los posibles destinos en el ciclo de vida de las estrellas supermasivas. Cuando el núcleo colapsa, protones y electrones son exprimidos en neutrones y neutrinos. Los neutrinos logran escapar, pero los neutrones pasan a formar un denso conglomerado en el núcleo de entre 10 y 20 km de diámetro.

estrela de neutrones rayos gamma

Cuando el núcleo está por abajo de las tres masas solares, la presión de esta densidad genera una estrella de neutrones. Cuando el núcleo es mayor, la estrella colapsa y se forma un agujero negro.

Se estima que las estrellas de neutrones involucradas en el evento GW170817 tenían entre 1.1 y 1.6 masas solares, y órbitaban entre sí en una espiral a aproximadamente 300 kilómetros de distancia, deformando el espacio-tiempo de su entorno a medida que ganaban velocidad, y enviando ondulaciones a través del Universo.

estrella de neutrones y una enana blanca

 

GW170817: una colisión escandalosa.

Desde el punto donde pudimos observarla, se trató de una colisión extremadamente brillante, emitiendo una intensa “bola de fuego” de rayos gamma. Puedes apreciar el fenómeno en el siguiente video. El gran punto brillante en el centro es la galaxia NGC 4993. Justo por arriba y un poco a la izquierda, podrás apreciar el GW170817.

Quizá parezca apenas un destello ante los ojos de un inexperto, pero se trata de la colisión entre dos estrellas de neutrones no mucho más grandes que el Sol, a 130 millones de años luz, un privilegio que podemos apreciar con nada más que nuestros ojos.

Pero las cosas son mucho más interesantes. Sobre todo por la ráfaga de rayos gamma.

 

Los rayos gama.

“Durante décadas sospechamos que ráfagas cortas de rayos gamma se originaban en la fusión de estrellas de neutrones”, declaró Julie McEnery, del Goddard Space Flight Center de la NASA.

“Ahora, con los datos de LIGO y Virgo para este evento, tenemos la respuesta. Las ondas gravitacionales nos indican que los objetos fusionados presentan masas consistentes con las de estrellas de neutrones, y el resplandor de rayos gamma nos indica que estos objetos distan mucho de los agujeros negros, pues entre una colisión de agujeros negros no se espera la emisión de luz”.

estrella de neutrones

 

Viajando por el Universo.

Y una vez más, se demostró que Einstein estaba en lo correcto.

“Está demostrado que la velocidad de las ondas gravitacionales fue la misma que la luz por apenas unas cuantas partes en 10 mil billones – corroborando la predicción central de Einstein de 1915”, declaró Andrew Melatos, de la Universidad de Melbourne.

En las semanas y meses posteriores, los observatorios continuaron observando la colisión para descubrir más sobre la kilonova. Esto es cuando el material producido por la colisión, aún bastante brillante, continúa siendo expulsado al espacio.

Observatorios e instituciones de todo el mundo también han publicado informes sobre el evento. Por lo que se espera mayor información sobre este tema.

Los resultados de la colaboración entre LIGO y Virgo fueron publicados en el periódico Physical Review Letters.

Astronomía
  • Rayo Najera Oct 22, 2017

    Bueno, son las 5:50am y no estoy adormilado, recién despertado.
    Ésto, podría concluir que las teorias de relatividad son exactas?
    Y el descubrimiento de qué causa las ondas gravitacionales (Si no mal recuerdo, literalmente vistas hasta hace unos meses) reconfirmarían algo que ya sabia la comunidad cientifica, no? Que las ondas gravitacionales existen, y ahora sabemos el porqué.

    Lo que no logro entender es el porqué es importante más allá de posiblemente cambiar todo lo que se sabe sobre relatividad?

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