Cataclismo cósmico: captura de una señal de onda gravitacional nunca antes vista | La ciencia

Cataclismo cósmico: captura de una señal de onda gravitacional nunca antes vista |  La ciencia

Dos detectores de ondas gravitacionales en Europa y Estados Unidos captaron la señal de un cataclismo cósmico nunca antes visto: la colisión entre agujeros negros y estrellas de neutrones.

Los eventos detectados, dos, ocurrieron hace cientos de millones de años. Desde entonces, las ondas que produjeron en el espacio-tiempo han viajado a la Tierra a la velocidad de la luz. Hace muchos años, los físicos tomaron las ecuaciones de la relatividad general de Einstein y calcularon el tipo de onda gravitacional que produciría un evento como este. Las dos señales que ahora captan los detectores LIGO, en Estados Unidos, y Virgo, en Europa, coinciden con las predicciones realizadas por el físico alemán hace un siglo.

Las estrellas de neutrones son objetos asombrosos. Cuando una estrella llega al final de su vida, es posible que se derrumbe sobre sí misma como un enorme edificio hasta formar una esfera cuyo diámetro sea menor que el de una ciudad como Madrid. En el interior, la materia está tan comprimida que una sola cucharadita de una estrella de neutrones pesa lo mismo que todos los habitantes del planeta Tierra. Estos objetos están sujetos a condiciones de presión imposibles de reproducir en experimentos controlados. Se cree que en las entrañas de estas estrellas se forman enormes masas de quarks, partículas elementales de las que están formados los átomos. Ser capaz de observar exactamente lo que sucede en el interior sería uno de los mayores descubrimientos de la historia de la física.

Parte del instrumento detector LIGO, EE. UU.
Parte del instrumento detector LIGO, EE. UU.Laboratorio Caltech / MIT / LIGO

Toni Font, miembro de la colaboración científica entre LIGO y Virgo que capturó las señales, explica: “Este descubrimiento confirma por primera vez que existen sistemas binarios formados por un agujero negro y una estrella de neutrones, y que podemos observarlos gracias a ondas gravitacionales.

El equipo capturó ambas fusiones en 10 días el pasado mes de enero. En uno, un agujero nueve veces el tamaño del Sol chocó con una estrella de neutrones de aproximadamente 1,9 de masa solar. Estos dos cuerpos probablemente han estado orbitando uno al lado del otro durante decenas de millones de años, pero la señal captada solo proviene de la última parte donde los dos cuerpos chocaron y solo dura unos segundos. El cataclismo ocurrió en un lugar a 900 millones de años luz de la Tierra, es decir, tendría que viajar a la velocidad de la luz durante 900 millones de años para alcanzarlo, absolutamente imposible para la tecnología humana.

La segunda fusión ocurrió entre un agujero seis veces el tamaño del Sol y una estrella de neutrones de 1,5 masas solares que colisionó a unos mil millones de años luz de distancia, es decir, hace mil millones de años, cuando en la Tierra comenzó a emerger la vida unicelular.

Tan pronto como captaron las dos señales, los dos detectores lanzaron una alerta internacional para que otros telescopios intentaran capturar cualquier luz producida por estos dos cataclismos. No vieron un destello, lo que tiene mucho sentido. Cuando el agujero negro y la estrella de neutrones no son muy diferentes en tamaño, sucede que el agujero rompe la estrella hasta convertirla en una especie de fideo que sigue girando hasta que se lo traga por completo. En estos casos, pueden emitirse destellos de luz. Esto es probablemente lo que sucedió en 2017, cuando LIGO detectó por primera vez ondas gravitacionales y luz de la fusión de dos estrellas de neutrones.

Cuando el agujero negro es mucho más grande que la estrella, la fusión es repentina. «El agujero negro se traga toda la estrella, de una vez y sin romperla primero», dice Font. «Este parece haber sido el caso en los dos eventos que capturamos», agrega el investigador. Los detalles de estos dos fenómenos se publican este martes en Cartas de revistas astrofísicas.

Las ondas gravitacionales son distorsiones del espacio-tiempo, la materia de la que está hecho el universo. Parecen ondas en el agua de un estanque cuando cae una piedra. La capacidad de medir estas fluctuaciones predichas por Einstein le da a la humanidad una nueva forma de ver el universo. Uno de los principales objetivos de los detectores involucrados en este descubrimiento será capturar más fusiones mixtas de este tipo, especialmente aquellas que también emiten luz, ya que proporcionan mucha más información, dice Juan Calderón, investigador del Instituto de Física de Altas Energías y autor de la encuesta. “En estos dos casos, no hubo señal electromagnética y por lo tanto solo podemos adivinar que uno de los dos objetos involucrados debe ser una estrella de neutrones porque teóricamente es demasiado ligera para ser otro agujero negro”, explica el físico. Cuando la fusión emite rayos X, rayos gamma o cualquier otra señal electromagnética, permite «comprender mejor cómo se comporta la materia en el interior de la estrella de neutrones, que es una de las grandes preguntas abiertas hoy en día. Hui en física», dice Calderón. Estas fusiones nos permiten comprobar si las ondas gravitacionales y la luz se mueven a la misma velocidad, como predijo Einstein.

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