Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/292/17
Ciudad de México, 22 de diciembre de 2017

• Se buscará observar en el futuro fusiones entre una estrella de neutrones y un agujero negro, cuya teoría sugiere que son raras, así como explosiones de supernovas de estrellas individuales en la Vía Láctea; ambos fenómenos producirían ondas gravitacionales detectables.
• En los próximos años se lanzará un observatorio al espacio que detecte las fusiones de agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias, añadió la publicación en su artículo “Convergencia cósmica”.

Los editores y escritores de la revista científica Science destacan este año como un logro de investigación superior la primera observación completa de una fusión de estrellas de neutrones. Sin embargo, este año hubo muchos otros avances científicos, que van desde el hallazgo del hielo más antiguo hasta el mono más nuevo.
Imagen: portada Science, 21 diciembre, 2017.
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Como cada año, la revista de la American Association for the Advancement of Science (AAAS) ha hecho público el tema que considera el avance de 2017. Esta ocasión ha sido la observación de la fusión de dos estrellas de neutrones, evento que, afirma la publicación, fue el más estudiado en la historia de la astronomía con la participación de 3 mil 674 investigadores, provenientes de 953 instituciones. La investigación, dada a conocer el pasado 17 de agosto, acaparó la atención de miles personas alrededor del mundo.

La explosión confirmó varios modelos astrofísicos, pues se reforzó la hipótesis de hace 25 años de que las fusiones de estrellas de neutrones producen estallidos cortos de rayos gamma, estas explosiones son el origen de muchos elementos más pesados que el hierro y que se producen en cadenas de interacciones nucleares; también se probó la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, al confirmar que las ondas gravitacionales viajan a la misma velocidad que la luz y no más lentamente, como se planteaba en teorías alternativas.

La explosión fue estudiada por más de 70 distintos observatorios en todos los espectros de luz, desde rayos gamma hasta radiotelescopios, y con ondas gravitacionales—cuya existencia se confirmó hace 27 meses, este evento fue considerado el avance de Science de 2016—.

Para observar la fusión de estrellas de neutrones, todos los observatorios apuntaron hacia un lugar fijo en el cielo y presenciaron a 130 millones de años luz de distancia la irradiación causada por el fenómeno en el que los dos objetos al principio se formaron en espiral hasta unirse por completo en la galaxia NGC 4993.

El espectáculo de luz, ocasionado por estas bolas de neutrones casi puros que constituyen la materia más densa que existe, se pudieron observar en todos los espectros de luz y a través de las ondas gravitacionales. “La cantidad de información que hemos podido extraer con este evento me deja boquiabierta”, declaró Laura Cadonati, física del Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta y portavoz del equipo LIGO, acrónimo en inglés del Observatorio de Ondas Gravitatorias por Interferometría Láser con el que se comprobó la existencia de estas.

Los científicos también esperan ver nuevos tipos de eventos, como las fusiones de una estrella de neutrones y un agujero negro, cuya teoría sugiere que son raras. Las explosiones de supernovas de estrellas individuales en nuestra galaxia, la Vía Láctea también deberían producir ondas gravitacionales detectables, lo que podría ayudar a los astrofísicos a descubrir exactamente cómo explotan las estrellas. Las estrellas de neutrones rotativas llamadas púlsares pueden emitir un trino continuo de ondas gravitacionales. En las próximas décadas, los científicos esperan lanzar un detector de ondas gravitacionales al espacio que pueda detectar ondas de frecuencia más baja, como las de las fusiones de agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias”, destacó la publicación. “Lo más emocionante sería una señal que los astrofísicos no han pronosticado en absoluto”, dijo Roger Blandford, un teórico de la Universidad de Stanford en Palo Alto, California. “Me encantaría ver algo que no se ajusta a las expectativas”.

Las ondas gravitatorias de las estrellas de neutrones girando no solo fueron detectadas en los detectores LIGO en Hanford, Washington, y Livingston, Louisiana, sino también en el detector Virgo, franco-italiano, ubicado cerca de Pisa, Italia, que, después de una actualización de 5 años, comenzó a grabar datos 17 días antes, señaló Adrian Cho, autor del artículo de Science titulado “Convergencia cósmica”.

La fusión plantea más dudas, por ejemplo, el estallido de rayos gamma fue sorprendentemente débil, indicó Vicky Kalogera, astrofísica y miembro del equipo LIGO de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois. Se cree que estas ráfagas se originan cuando pequeños chorros de material salen disparados de una fusión de estrella de neutrones a velocidad cercana a la de la luz. Es posible que no se haya apuntado directamente desde la Tierra o que el modelo de los astrofísicos no sea del todo correcto y que las fusiones de estrellas de neutrones solo produzcan estallidos de rayos gamma silenciados, apuntó Kalogera. Para resolver el problema, los astrofísicos necesitan ver más fusiones.

En el futuro se espera conocer más sobre la naturaleza de las estrellas de neutrones, objetos de pura materia nuclear ligeramente más masivas que el sol, pero de apenas 20 a 30 kilómetros de ancho. Los astrofísicos quieren saber qué tan rígida o blanda es la materia de la estrella de neutrones. En principio, las ondas gravitacionales pueden revelar esa información: cuanto más rígida es la materia, más grandes serán las estrellas de neutrones, y antes se separarán mutuamente a medida que entren en espiral, alterando la señal. Los investigadores planean aumentar la sensibilidad de LIGO a altas frecuencias, manipulando la luz láser que circula en los detectores masivos, pero hacerlo puede tomar algunos años.

Con información de Science.