Una actualización reciente del catálogo del LIGO (Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferometría Láser) acaba de más que duplicar la cantidad de señales de onda gravitacional confirmadas, ondas en el espacio-tiempo causadas por eventos cataclísmicos. Y los astrónomos ya están sacando impactantes conclusiones a partir de los nuevos datos.
En un trabajo que se publicó hoy en Nature, los investigadores confirmaron la primera evidencia de supernovas de inestabilidad de pares por ondas gravitacionales. Son supernovas singulares que surgen cuando estrellas muy masivas y calientes terminan en una explosión termonuclear que erradica a la estrella, dejando detrás de sí la nada, y sin posibilidad de que se forme nada en las cercanías, tampoco los agujeros negros. Los científicos hace tiempo que sostienen que los agujeros negros no podían formarse dentro de esta brecha de “inestabilidad de pares”, que se calcula que tiene entre 50 y 130 veces la masa del Sol. Pero hasta ahora no habían hallado evidencia sólida de esas explosiones.
“Las supernovas de inestabilidad de pares han sido difíciles de confirmar con observaciones directas basadas en luz porque son infrecuentes, distantes y dejan muy pocos rastros directos que se puedan identificar”, le dijo a Gizmodo Hui Tong, autor principal de este estudio y estudiante del doctorado en la Universidad Monash de Australia.
Las ondas gravitacionales, por otra parte, permiten un seguimiento “indirecto” de las explosiones estelares, añadió Tong. Eso significa que los investigadores ahora tienen una forma de “reconstruir indirectamente los resultados de explosiones estelares por medio de la población de agujeros negros que dejan detrás”.
Seguimiento de lo invisible
Desde el descubrimiento de las ondas gravitacionales en 2015, merecedor del premio Nobel, la Colaboración LIGO ha estado detectando señales verdaderamente asombrosas y enigmáticas. El verano pasado anunció que había detectado la fusión más colosal hasta ahora, cuyo producto final fue un agujero negro gigantesco con una masa que superaba en 225 veces la del Sol.
Además de su gigantesco tamaño, los padres del monstruoso agujero negro parecían estar dentro de la brecha de inestabilidad de pares, con 103 y 137 veces la masa del Sol respectivamente. El descubrimiento les demostró a los astrónomos el potencial de las ondas gravitacionales al estudiar los fenómenos “invisibles” como los agujeros negros, y también mostró que hace falta reevaluar lo que entendemos como teóricamente imposible en la astronomía de los agujeros negros.
“La detección de las ondas gravitacionales nos permite ‘oír’ las violentas colisiones de los objetos más compactos del universo”, explicó Ton. Añadió que “eso abrió una nueva ventana al universo y reveló poblaciones de agujeros negros a los que antes no accedíamos, reformulando lo que entendemos sobre cómo viven y mueren las estrellas masivas”.
[El video que hay debajo no se relaciona directamente con los nuevos hallazgos, pero muestra lo que quiere decir Ton sobre ‘oír’ las violentas colisiones en el universo]
Las ondas en el espacio-tiempo
El reciente trabajo se ocupa de la factibilidad de las supernovas de inestabilidad de pares. El anuncio del año pasado se refiere a un agujero negro de dos agujeros negros con masas dentro de la brecha que presumiblemente crearon supernovas de inestabilidad de pares. Por lo tanto, ambos hallazgos tienen un foco levemente diferente, pero están inherentemente relacionados en la búsqueda de comprender lo mucho que se desconoce en la evolución estelar.
Lo que hicieron Tom y sus colegas fue un análisis estadístico del “censo cósmico” de agujeros negros basándose en datos de LIGO. Según Tong, su objetivo principal era “ver si hay escasez de agujeros negros en los sistemas de fusión a determinadas masas, según lo predicen los físicos de la inestabilidad de pares, además de lo que eso podría decirnos respecto de cómo se forman y evolucionan los agujeros negros y sus padres”.
La investigación presentó una brecha “sin ambigüedades” en la distribución de las masas secundarias — el menor de dos agujeros negros en las funciones — de aproximadamente entre 44 y 115 veces la masa del Sol, según indican en el trabajo. Esa observación le permitió al equipo seguir indirectamente el curso en reversa a partir de los remanentes (los agujeros negros) hasta llegar a la estrella que murió (supernova)”.
Sigue atento
Tong le dijo a Gizmodo que los nuevos hallazgos tienen que ponerse a prueba para que los astrónomos puedan entender la forma y los mecanismos físicos de la brecha. Para Tong, lo más notable de los hallazgos es lo rápido que avanza todo en la astronomía de ondas gravitacionales cuando antes de 2015 “no teníamos forma directa de saber si los agujeros negros de diez veces la masa del Sol existían o no, porque a la luz son sistemas invisibles”.
Ahora, la colaboración LIGO y sus miembros detectan casi a diario cientos de candidatos a ondas gravitacionales, lo que brinda constantemente información para poner a prueba diferentes hipótesis. Cuando en la década de 2030 surja la nueva generación de observatorios de ondas gravitacionales, cada año se podrían detectar decenas de miles de señales.
“Esto puede ser un avance enorme. Al tener vistas tanto mejores podremos comparar diferentes ideas sobre cómo viven y mueren las estrellas masivas y la conexión con la población de agujeros negros observada con la física de la estructura estelar y las reacciones nucleares. De esa forma las ondas gravitacionales se convertirán en una potente herramienta para entender cómo dan forma al universo las estrellas más masivas de todas”.
Este artículo ha sido traducido de Gizmodo US por Romina Fabbretti. Aquí podrás encontrar la versión original.
