Alicia Sintes
FÍSICA
La contribución del equipo que dirige Alicia Sintes en la UIB y que participó en la detección inicial de ondas gravitaciones del consorcio LIGO ha resultado especialmente valiosa en el estudio de la colisión de estrellas de neutrones.
El choque de dos estrellas diminutas, de unos veinte kilómetros de diámetro, ha abierto una nueva era en la astronomía. No eran estrellas cualesquiera. Eran estrellas de neutrones, auténticos zombis cósmicos, cadáveres oscuros de astros que ardieron en el pasado. Estaban condenadas a una eternidad de sombras. Pero se atrajeron y, al unirse, volvieron a encenderse.
El primer eco de aquel encuentro, que tuvo lugar a 130 millones de años luz de la Tierra, llegó el 17 de agosto al detector de ondas gravitacionales LIGO de Hanford, en el estado de Washington (EE.UU.). Dos segundos después, una ráfaga de rayos gamma deslumbraba a los telescopios espaciales Fermi e Integral.
Desde entonces, unos 4.000 astrónomos de todo el mundo han estado trabajando sin descanso para descifrar qué ocurrió. Han recurrido a casi todos los grandes observatorios, más de 70 en total, incluidos telescopios espaciales como el Hubble, para mirar hacia aquella región del cielo.
Sus conclusiones, presentadas ayer en ruedas de prensa simultáneas en Washington, Garching (Alemania) y Madrid, responden a preguntas que los astrónomos se hacen desde hace décadas.
¿Cuál es el origen de los elementos químicos pesados que hay en la Tierra como el oro, el plomo o el platino? Las observaciones de los últimos dos meses han detectado estos y otros elementos tras la colisión de las estrellas de neutrones, lo que indica que gran parte de ellos se formaron en este tipo de cataclismos.
¿Existen realmente las kilonovas, explosiones estelares mil veces más potentes que una nova normal, cuya existencia fue predicha hace más de tres décadas? “Esta es la primera observación confirmada” de una kiestrellas lonova, destaca el Observatorio Austral Europeo (ESO) en un comunicado.
¿De dónde proceden los estallidos de rayos gamma, los fenómenos electromagnéticos más luminosos del universo, cuyo origen ha desconcertado a los astrónomos durante décadas? “Al menos algunas de las ráfagas cortas de rayos gamma son generadas por la fusión de
de neutrones”, señala el consorcio de investigadores españoles que han participado en la investigación en otro comunicado.
¿Cuál es el valor de la constante de Hubble, el número fundamental que determina la velocidad de expansión del universo y por lo tanto explica su historia y su futuro? Después de décadas de controversias, y de que las últimas estimaciones la
UN NUEVO FENÓMENO
La colisión crea una kilonova, una violenta explosión estelar cuya existencia se confirma
RAYOS GAMMA
La investigación revela un origen de los enigmáticos brotes de rayos gamma
EL ORIGEN DEL ORO
Elementos pesados como el oro y la plata se formaron en este tipo de cataclismos
situaran en un intervalo de entre 65 y 76 km/s/Mpc, las nuevas observaciones apuntan a un valor de 70 km/s/Mpc.
Pero lo más importante, para los astrónomos, es que por primera vez han podido combinar las ondas gravitacionales con las ondas electromagnéticas para estudiar el universo. Si en el pasado las observaciones se reducían a detectar fotones (las partículas de la radiación electromagnética, que incluye entre otras la luz visible, la ultravioleta, los rayos gamma o las ondas de radio), a partir de ahora se podrán complementar con la detección de ondas gravitacionales. En el futuro se espera poder complementarlas además con observaciones de neutrinos, un tipo de partícula que no interactúa con el electromagnetismo ni con la gravedad y que por lo tanto muestra una vertiente complementaria del universo.
Es “una nueva era en sus inicios”, destaca en un comunicado Elena investigadora del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia (INAF) y primera autora de uno de los más de quince artículos científicos donde ayer se presentaron los resultados de las observaciones, publicados en revistas como Nature, Science y Nature Astronomy. Esta nueva manera de hacer astronomía combinando datos de fuentes complementarias se empieza a conocer, en la jerga del sector, como astronomía multimensajero (en el sentido de que los fotones son un tipo de mensajero, las ondas gravitacionales otro y los neutrinos un tercero).
Pero volvamos al 17 de agosto. A las 14.41 (hora española), el detector LIGO del estado de Washington, en el noroeste de EE.UU., captó la señal de una onda gravitacional. Se trataba de la quinta señal de este tipo que llegaba a Hanford en los dos últimos años. Pero a diferencia de las cuatro anteriores, que fueron extremadamente breves y procedían de colisiones de agujeros negros, la nueva señal se prolongó durante un centenar de segundos, lo que indicaba que tenía un origen distinto.
Otro detector LIGO que se encuentra en el estado de Luisiana, en el sudeste de EE.UU., y el detector Virgo construido cerca de Pisa, en Italia, también registraron la señal, lo que permitió triangular su posición y determinar la pequeña región en el cielo del hemisferio sur de la que procedía.
El análisis de las ondas gravitacionales reveló que habían sido emitidas por dos astros que habían estado girando uno alrededor de otro como bailarines, cada vez más cerca y cada vez más rápido. Tenían unas masas de entre 1,1 y 1,6 veces la masa del Sol, lo que corresponde al rango de masas de las estrellas de neutrones. Giraban tan rápido que distorsionaban el espacio-tiempo a su alrededor emitiendo energía en forma de ondas gravitacionales.
Al entrar en contacto, moviéndose a un tercio de la velocidad de la luz una respecto a la otra, se fusionaron y formaron un objeto ultradenso emitiendo el alarido de rayos gamma que fue captado por los telescopios espaciales Fermi (de la NASA) e Integral (de la Agencia Espacial Europea).
Sabiendo la región del cielo de la que procedía la señal, telescopios de todo el mundo orientaron sus objetivos hacia la galaxia NGC 4993, en la constelación de Hidra. Allí pudieron seguir durante las semanas siguientes la evolución del cataclismo.
Observaron cómo parte del material de las estrellas de neutrones fue violentamente expulsado, a una quinta parte de la velocidad de la luz, y se iluminó formando una kilonova. La luz de la kilonova empezó siendo de un color azul intenso y en pocos días viró hacia un rojo profundo. Un análisis del espectro de la luz reveló los elementos que contenía: oro, platino, plomo, cesio, telurio… Los elementos pesados cuyo origen era un enigma.
Mientras tanto, en el centro de la escena, la unión de las dos estrellas de neutrones ha dado lugar probablemente a una estrella de neutrones hipermasiva, que no ha podido ser observada directamente y que está destinada a convertirse en un agujero negro.