LIRGO y VIRGO detectan el encuentro de una estrella de neutrones y un agujero negro
– Noticias del 7 de mayo de 2019 –
En 2015, se observó la primera ola gravitacional, casi cien años después de que Albert Einstein predijera su existencia. Las ondas gravitacionales son oscilaciones en la curvatura del espacio-tiempo. Ocurren cuando las masas se aceleran. Estas olas pueden viajar millones de años luz. Sin embargo, son señales muy débiles. Es por eso que solo se pueden detectar en casos extremos, cuando los objetos muy masivos giran a gran velocidad, por ejemplo, los agujeros negros o las estrellas de neutrones unos momentos antes de su fusión.
Desde la primera detección de una onda gravitacional, hemos tenido la oportunidad de observar muchas señales de fusión de estrellas de neutrones y de agujeros negros. Los interferómetros LIGO y VIRGO, las únicas herramientas actualmente capaces de detectar ondas gravitacionales, acaban de iniciar nuevas observaciones hace un mes. Debería durar otros once meses y las observaciones ya son numerosas. Los interferómetros ubicados en los Estados Unidos e Italia han podido observar cinco nuevos eventos. Uno de estos eventos es particularmente interesante.
El 26 de abril de 2019, LIGO y VIRGO identificaron una señal inusual que podría provenir del encuentro fatal de una estrella de neutrones con un agujero negro. En solo tres años, los equipos de LIGO y VIRGO habrían detectado todo tipo de eventos detectables con sus herramientas, lo cual es una prueba de la extrema eficiencia de estas herramientas. Ser capaz de detectar la fusión de dos agujeros negros es una de las pruebas más sólidas de su existencia. Si consideramos la imagen del agujero negro tomada por el Telescopio Horizon del Evento, la Historia probablemente recordará que el final de los años 2010 fue el momento en el que se confirmó la confirmación final de la existencia de estos monstruos cósmicos.
Las fusiones de estrellas de neutrones pueden parecer menos impresionantes, pero probablemente sean las más interesantes. Cuando dos agujeros negros se fusionan, solo emiten ondas gravitacionales. Esta es la única manera de detectar tal evento. Cuando dos estrellas de neutrones se fusionan, emiten ondas gravitacionales, pero también un poderoso destello de luz en todas las áreas del espectro electromagnético. Los interferómetros de LIGO y VIRGO están ubicados a miles de kilómetros de distancia entre sí. Por lo tanto, se pueden utilizar para localizar la fuente de una señal mediante trilateración. Luego podemos apuntar los telescopios tradicionales a la fuente de esta señal para ver si la señal gravitacional es seguida por una señal luminosa.
Esto es lo que sucedió en 2017 al detectar una fusión de estrellas de neutrones. Casi 70 observatorios en la Tierra y en el espacio pudieron grabar el evento en ondas de radio, ópticas o gamma. Ser capaz de observar el mismo evento en ondas electromagnéticas y en ondas gravitacionales es el advenimiento de lo que se denomina astronomía multimensajista. Es como si el cielo hubiera sido observado en silencio durante siglos y, de repente, los actores del espectáculo cósmico comienzan a hablar.
Se detectó una nueva fusión de estrellas de neutrones el 25 de abril de 2019. Esta vez, solo dos de los tres interferómetros de LIGO o VIRGO estaban operativos, lo que no permitió localizar la señal con mucha precisión. Todavía sabemos que el evento tuvo lugar a unos 5000 años luz de casa. Estas detecciones repetidas muestran que eventos como el agujero negro o las fusiones de estrellas de neutrones son comunes en el universo. El período de comentarios actual se completará en un año, lo que debería permitir la identificación de un centenar de eventos, y quizás nuevos descubrimientos.
Las estrellas de neutrones generan materia 10 mil millones de veces más que el metal
– Noticias del 25 de septiembre de 2018 –
Las estrellas de neutrones son los restos de explosiones gigantescas que marcan el final de la vida de las estrellas masivas. Estas explosiones, las supernovas, se desencadenan por el colapso gravitacional del corazón de estas estrellas. Esto genera cuerpos pequeños increíblemente densos, las estrellas de neutrones. Las estrellas de neutrones son estrellas sorprendentes por varias razones. Si fueran un poco más densos, colapsarían para crear agujeros negros.
Un centímetro cúbico tomado de la superficie de una estrella de neutrones tendría una masa de varios cientos de millones de toneladas. Esta extraordinaria densidad lleva la materia a estados que no se comprenden bien. Cuanto más se sumerge en el corazón de una estrella de neutrones, cuanto más densa se vuelve la materia, más difícil se vuelve modelarla. Sin embargo, es importante comprender estos estados de la materia que podrían, por ejemplo, informarnos sobre la firma gravitatoria de una estrella de neutrones, un dato muy interesante para la ciencia reciente de la observación de las ondas gravitacionales.
Un trío de investigadores ha tratado de simular lo que sucede justo debajo de la corteza de una estrella de neutrones, y sus resultados son muy sorprendentes. Intentaron calcular cómo se comportarían 983 mil protones y 2,3 millones de neutrones en un entorno de muy alta densidad. Parece simple, pero tomaría alrededor de 2 millones de horas de computación para que una computadora haga esta simulación. De hecho, cada partícula interactúa permanentemente con todos aquellos a su alrededor. Las simulaciones anteriores ya han llevado a la hipótesis de que bajo estas condiciones, el material crea estructuras extrañas, un modelo que hoy lleva el nombre de pasta nuclear.
La materia degenerada de una estrella de neutrones se organizaría espontáneamente en bolas, tubos u hojas, dependiendo de la profundidad. Los investigadores han decidido naturalmente nombrar estos estados gnocchi, spaghetti o lasaña. Estas son las pastas nucleares. El nuevo estudio va más allá en sus simulaciones. El trío estadounidense-canadiense trató de determinar el punto de ruptura de estas pastas nucleares. Querían saber si el material en profundidad es más denso y más rígido que el material en la superficie. Y la respuesta es sí. Estas pastas nucleares son muy probablemente el material más duro del universo. La dureza de este material sería aproximadamente 10 mil millones más que la del metal.
Este resultado también significa que las estrellas de neutrones podrían emitir ondas gravitacionales continuamente. La creación de pasta nuclear sería irregular bajo la corteza de estas estrellas, y las estrellas de neutrones son conocidas por su rápida rotación. Pero una enorme masa irregular en rotación rápida también significa la presencia de ondas gravitacionales. El modelo de pasta nuclear sería difícil de verificar. Es impensable esperar recrearlos en un laboratorio porque la presión necesaria excede en gran medida las capacidades del genio humano. En realidad, estas estructuras no pueden existir fuera de una estrella de neutrones. Tal vez un observatorio de ondas gravitacionales bastante preciso podría mostrar que las estrellas de neutrones emiten ondas gravitatorias, pero nuestros detectores todavía tienen algún progreso que hacer antes de permitir este tipo de observación.
Imagen de NASA / CXC / ASU / J. Hester et al.
Fuentes
