Por primera vez, los científicos han logrado observar con telescopios y “escuchar” con ondas gravitacionales un mismo suceso: el choque de dos estrellas de neutrones, de unos veinte kilómetros de diámetro, a 130 millones de años luz. Así se resume, en una frase, el nuevo descubrimiento.

Las ondas gravitacionales son una herramienta relativamente nueva para comprender el cosmos, de hecho ganaron el Premio Nobel de Física este año.

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La mejor manera de entenderlas es imaginarse lanzando una piedra a una fuente: en el lugar donde esta cae aparecen unas ondas apreciables en las superficie del agua. Algo parecido ocurre con las ondas gravitacionales, las explosiones, colisiones u otros eventos violentos del cosmos producen ondulaciones electromagnéticas en el espacio-tiempo que se propagan como “ecos” y que ahora podemos detectar aunque estemos lejísimos.

Su detección es importante porque nos da más información acerca de los fenómenos explosivos que el universo posee. Si “oímos” las tenues ondas que se propagan podemos entender más acerca de las perturbaciones que las provocaron.

Siguiendo el símil de la piedra: por la onda podemos estimar la distancia entre la piedra y la fuente, la masa aproximada que tenía al caer y acotar la zona en la que podría haber caído. Por este motivo, por poder observar a las ondas gravitacionales y al mismo tiempo tener señales ópticas con los telescopios, han denominado a este hito el inicio de la astronomía multimensajero o multimensaje, y se considera un avance sin precedentes en el campo.

La primera kilonova observada

Esta animación representa fenómenos observados en GW170817. CC/ NASA.

El 17 de agosto de este año llegó a la Tierra una ondulación nunca vista hasta ahora. Responde al nombre de GW170817, y fue detectada de forma simultánea por los observatorios de Advanced LIGO (Estados Unidos) y VIRGO (Italia).

Secuelas de la explosión. Imagen del telescopio VST de ESO en el Observatorio Paranal, en Chile, galaxia NGC 4993.

No era la ondulación de cualquier estrella (ya hemos visto cuatro antes pero todas eran de agujeros negros en colisión), esta era diferente. Lo que vieron fue el choque de dos estrellas de neutrones. Lo sabían porque las ondulaciones de agujeros negros duran a penas unos segundos. En esta ocasión la onda duró aproximadamente 100 segundos, una barbaridad.

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Una estrella de neutrones es lo que queda cuando una estrella supergigante masiva agota su combustible: son auténticos zombis cósmicos. Estas estrellas apagadas, sin exagerar, constituyen núcleos atómicos inmensos (tienen una masa igual a un par de masas solares contenidas en una esfera de apenas unos kilómetros de radio).

Lo normal habría sido no verlo; se cree que ocurren entre treinta y quinientas fusiones de estrellas de neutrones en la Vía Láctea cada millón de años, y no es normal poder estar en el momento preciso y lugar correctos dada la inmensidad del cosmos. Los científicos tuvieron suerte, chocaron cuando estábamos mirando y, además, a poca distancia de nuestro planeta en comparación con el resto de ondas gravitacionales que habían sido escuchadas antes. Como resultado, durante una fracción de segundo, brillaron más que una galaxia entera. El fenómeno, conocido como kilonova, tampoco se había observado nunca hasta ahora.

Entre la onda y la señal óptica, tuvimos tiempo de avisar a todos los telescopios que poseemos. Según lo que vimos, los expertos calculan que las estrellas tenían un diámetro de cerca de 20 kilómetros y una masa equivalente a 1,1 o 1,6 soles. Usamos todos los rayos posibles para verlas: de rayos X, ultravioleta, óptico, de infrarrojos, de radio… Los expertos describen esto como “combinar los sentidos” para tener el plano más concreto posible de lo ocurrido.

La fusión emitió un estallido de rayos gamma, lo que dos segundos después el telescopio espacial Fermi captó. Gracias a todo lo que dirigimos hacia allá, tenemos “múltiples mensajes” de lo que pasó y ahora contamos con la evidencia más sólida acerca del origen de los estallidos de rayos gamma de corta duración. Con el paso de las horas, las semanas e incluso los meses, el evento de fusión siguió emitiendo otras formas de radiación. Durante todo este tiempo no han informado nada para garantizar que no era un falso positivo y que efectivamente nos encontrábamos ante la quinta onda gravitacional.

Animación de los expectros de la kilonova observado por el Very Large Telescope de Chile. Comprende los 12 días después de la explosión inicial el 17 de agosto de 2017.

Un posible origen para elementos “pesados”

Así, con estos datos, los astrónomos están intentando hacer medidas para comprender a qué velocidad se expande el universo en base a la velocidad con la que se mueven las ondas. También ha permitido establecer una relación entre este tipo de eventos y la producción de elementos químicos. Parece ser, como ya predijo Einstein, que tras la fusión se dispersaron especies químicas a una quinta parte de la velocidad de la luz. Todo apunta a que estas explosiones son las “fábricas” de los elementos químicos pesados que conocemos, como el oro y el platino.

No se sabe cuándo será la próxima detección de algo así, pero ahora tenemos todos los grandes observatorios, unos 70 en total, incluidos telescopios espaciales, mirando hacia el cielo y tratando de entender a fondo lo que sucedió y todo lo que puede estar por suceder. Además, tenemos las confirmaciones más avanzadas de toda nuestra historia sobre cómo el universo funciona.