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viernes, octubre 15, 2021
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Un agujero negro se comió una estrella de neutrones. 10 días después, volvió a ocurrir.

Los astrónomos llevaban tiempo sospechando que se producían colisiones entre agujeros negros y estrellas muertas, pero no tenían pruebas hasta un par de detecciones recientes.

En enero del año pasado, los astrónomos observaron definitivamente, por primera vez, un agujero negro que se tragaba una estrella muerta, como un cuervo que devora animales atropellados.

Diez días más tarde, volvieron a ver el mismo acto de carroñeo en un sector diferente y distante del cosmos.

Estos triunfos, recogidos en un artículo publicado el martes en la revista Astrophysical Journal Letters, son los últimos en el todavía incipiente campo de la astronomía gravitacional, que está detectando el estiramiento y estrujamiento literal del espacio-tiempo causado por algunos de los acontecimientos más cataclísmicos del universo.

Un agujero negro, en el centro, tragándose una estrella de neutrones, arriba a la izquierda. Las líneas azules son ondas gravitacionales, ondulaciones en el tiempo y el espacio, que es como los astrónomos detectaron la fusión, y las áreas naranjas y rojas indican las partes de la estrella de neutrones que se desprenden.. Ilustración Carl Knox/OzGrav/Universidad de Winburne, Australia, vía AP.

Un agujero negro, en el centro, tragándose una estrella de neutrones, arriba a la izquierda. Las líneas azules son ondas gravitacionales, ondulaciones en el tiempo y el espacio, que es como los astrónomos detectaron la fusión, y las áreas naranjas y rojas indican las partes de la estrella de neutrones que se desprenden.. Ilustración Carl Knox/OzGrav/Universidad de Winburne, Australia, vía AP.

“Es la primera vez que podemos detectar una estrella de neutrones y un agujero negro que colisionan entre sí en cualquier lugar del universo”, afirma Patrick Brady, profesor de física de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee y portavoz de la colaboración científica LIGO.

Los astrónomos habían sospechado que existían emparejamientos de agujeros negros y estrellas de neutrones.

Pero hasta que no vieron estas colisiones, estos presentimientos no se confirmaron.

El descubrimiento ayuda a completar los conocimientos sobre los sistemas estelares binarios que pueblan el universo, al tiempo que plantea preguntas sobre por qué los astrónomos nunca han visto un par de este tipo en nuestra Vía Láctea.

Durante más de 20 años, LIGO -Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferómetro Láser- ha estado buscando estos estruendos, una predicción de la teoría de la relatividad general de Einstein.

Durante años, los rayos láser del observatorio, uno en Hanford (Washington) y otro en Livingston (La), no detectaron nada.

Luego, en septiembre de 2015, ambas ubicaciones de LIGO observaron el tan buscado anillo de ondas gravitacionales.

Dichas ondas fueron generadas por la colisión de dos agujeros negros de tamaño estelar -perforaciones en el tejido del espacio-tiempo creadas cuando las estrellas más masivas explotan como supernovas al final de sus vidas.

Los dos agujeros negros orbitaron entre sí, girando uno alrededor del otro cada vez más cerca hasta que finalmente se fusionaron en uno.

Dos años más tarde, LIGO detectó la colisión de dos estrellas de neutrones, restos calcinados de estrellas más masivas que el Sol pero no lo suficientemente grandes como para colapsar en agujeros negros.

Estas colisiones crean la mayor parte del oro y la plata del universo, y una serie de telescopios pudieron detectar partículas de luz, desde ondas de radio hasta rayos X, procedentes de esa explosión.

Los astrónomos esperaban desde hace tiempo encontrar una estrella de neutrones orbitando alrededor de un agujero negro, pero en casi medio siglo de búsquedas en nuestra Vía Láctea, nunca encontraron una.

“Así que, en efecto, hemos tenido esta pregunta misteriosa”, dijo el Dr. Brady. “¿Por qué no hemos visto un sistema estrella de neutrones-agujero negro?“.

Las nuevas observaciones de ondas gravitacionales demuestran que estos pares existen, aunque muy lejos de la Vía Láctea.

La primera detección de una estrella de neutrones fusionada con un agujero negro se produjo el 5 de enero de 2020.

La instalación de Hanford (Washington) estaba temporalmente fuera de servicio, por lo que la señal se detectó en Livingston (La).

Un detector similar, pero más pequeño, situado en Italia, llamado VIRGO, detectó una débil señal, lo que corroboró la situación.

Al estudiar los cambios en la frecuencia de las ondas gravitacionales, los astrofísicos pudieron determinar las propiedades de los objetos que colisionaban en los confines del universo.

El agujero negro tenía entre 7,4 y 10,1 veces la masa del sol; la estrella de neutrones era más pequeña, pero aún así tenía el doble de la masa de la estrella que orbita nuestro mundo.

La colisión se produjo a una distancia de unos 900 millones de años luz de la Tierra.

El 15 de enero de 2020, el sitio de Hanford volvió a funcionar y los tres instrumentos detectaron la segunda colisión de un agujero negro y una estrella de neutrones.

Ésta estaba un poco más lejos.

Ambos objetos eran un poco más ligeros.

La estrella de neutrones tenía aproximadamente 1,5 veces la masa del sol, y el agujero negro tenía entre 3,6 y 7,5 veces la masa del sol.

A diferencia de la colisión de dos estrellas de neutrones en 2017, los telescopios no pudieron detectar ninguna partícula de luz procedente de las explosiones.

Los agujeros negros parecen haber sido lo suficientemente grandes como para tragarse las estrellas de neutrones rápidamente, reduciendo las posibilidades de emisiones detectables.

Alessandra Buonanno, directora del Instituto Max Planck de Física Gravitacional de Potsdam (Alemania) y miembro del equipo científico de LIGO, dijo que las colisiones se ajustan en general a lo que esperaban encontrar.

“No es algo que se diría sorprendentemente inesperado”, dijo.

Los astrofísicos no lograron descubrir signos de que los agujeros negros desgarraran las estrellas de neutrones antes de tragarlas.

Las fuerzas de marea de un agujero negro sobre una estrella de neutrones indicarían el diámetro de la estrella de neutrones y eso, a su vez, indicaría de qué está hecha.

Pero a medida que se observen más colisiones de este tipo, surgirán patrones y aumentarán las posibilidades de discernir más detalles.

“Si se encuentra un sistema en el que el agujero negro es algo más pequeño, los efectos de marea son mayores en la estrella de neutrones antes de que se fusione con el agujero negro”, dijo el Dr. Brady.

“Y así puede destrozar a la estrella de neutrones mientras da vueltas en las últimas órbitas”.

El Dr. Brady dijo que una de las preguntas que quedaban pendientes era por qué no se han encontrado pares de agujeros negros-neutrones dentro de la Vía Láctea.

Es posible que las técnicas de búsqueda no fueran del todo correctas, o tal vez los pares se fusionen rápidamente y no queden más en nuestra galaxia.

“Esa es realmente ahora la pregunta abierta”, dijo.

VIRGO está siendo actualizado para aumentar su sensibilidad.

Está previsto que la próxima ronda de observaciones de LIGO y VIRGO comience no antes de junio del año que viene.

Un tercer detector de ondas gravitacionales en Japón está a punto de entrar en funcionamiento, y se está planificando otro instrumento LIGO en la India.

Kenneth Chang trabaja en el Times desde el año 2000, escribiendo sobre física, geología, química y los planetas. Antes de convertirse en escritor de ciencia, era un estudiante de posgrado cuya investigación tenía que ver con el control del caos. @kchangnyt

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