Un equipo internacional de astrofísicos acaba de reportar la primera detección confirmada de las ondas de choque producidas por la colisión entre estrellas de neutrones y agujeros negros. Las detecciones distan 10 días entre ellas y corresponden a dos de estos inusuales choques.
En Enero de 2020, la Tierra vibró de forma imperceptible para los seres humanos. Esa vibración estuvo producida por ondas gravitacionales que mueven el tejido del espacio tiempo como si se tratara de olas en el agua de eun estanque. Las ondas gravitacionales solo son detectables cuando las producen eventos de considerable magnitud como el choque entre dos agujeros negros. Si son lo bastante fuertes podemos detectarlas mediante dos instrumentos de alta sensibilidad llamados interferómetros ubicados en los observatorios de ondas gravitacionales LIGO (Lousiana, Estados Unidos) y VIRGO (Pisa, Italia).
En este caso los investigadores han confirmado algo que detectaron por primera vez en 2019, el choque entre dos de los objetos más masivos del universo: un agujero negro y una estrella de neutrones. Ambos objetos son remanentes estelares. En el caso de los agujeros negros, su densidad es tan grande que ni la luz puede escapar de ellos. Las estrellas de neutrones son los restos de una estrella supergigante masiva después de que esta explote en supernova. Están compuestas por neutrones y lo único que las impide colapsar es un proceso llamado degeneración cuántica.
Los investigadores han logrado determinar el tipo de objetos implicados en las colisiones calculando con precisión su masa. A su vez, han logrado determinar su masa estudiando las características de las propias ondas gravitacionales. En general, si uno de los objetos tiene alrededor de dos masas solares es una estrella de neutrones. Si tiene cinco o más es un agujero negro. La cuestión es que hasta ahora no habían podido confirmarlo porque la masa de uno de los objetos implicados estaba justo en el límite entre estrella de neutrones y agujero negro. O era una estrella de neutrones inusualmente grande, o un agujero negro inusualmente pequeño.
Finalmente ha sido lo primero. Los resultados del estudio acaban de publicarse en la revista Astrophysical Journal Letters. Bhooshan Gadre, astrofísico en el Instituto Max Planck de Física Gravitacional del observatorio LIGO explicaba en el comunicado de prensa:
Aunque las ondas gravitacionales por sí solas no revelan la estructura del objeto más ligero de los dos, podemos inferir su masa máxima. Combinando esta información con las predicciones teóricas de masas en estrellas de neutrones pertenecientes a sistemas binarios concluimos que la estrella de neutrones es la explicación más plausible.
Los dos eventos se detectaron con una diferencia de 10 días en la Tierra, uno el 5 de enero y el otro el 15 de enero de 2020. Los investigadores no están seguros de qué parte del universo provienen, pero sí que tuvieron lugar a una distancia de 900 y 1.000 millones de años luz. Por las características de las ondas, los astrofísicos se refieren a los fenómenos como fusiones. En otras palabras, que se trata más probablemente de un agujero negro engullendo una estrella de neutrones que de ambos objetos chocando en sentido estricto.
Las detecciones han servido para estimar que este tipo de fusiones son mucho más frecuentes de lo que creíamos y de hecho suceden alrededor de una vez al mes en un radio de mil millones de años luz de nuestro planeta. La próxima ronda de observaciones de LIGO y VIRGO, que tendrá lugar este verano, tiene como objetivo encontrar más fusiones así como tratar de detectar ondas gravitacionales más débiles provenientes de otras fuentes como supernovas o estrellas de neutrones rotando rápidamente. Esta última observación ayudaría mucho a entender la naturaleza interna de estas estrellas extremas.