Una simulación de una fusión de estrellas de neutrones. Crédito: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA / CI Lab

Ondas gravitacionales: comienza una nueva era de la astronomía

17-10-2017

Aunque parezca imposible, las ondas gravitacionales se han vuelto más emocionantes.

Por: Deyanira Almazán

Desde julio del año pasado, las ondas gravitacionales se volvieron un tema recurrente en la comunidad científica. En realidad su descubrimiento tiene más de 100 años, cuando el físico alemán Albert Einstein las teorizara por primera vez; pero no fue hasta el 2016 que lograron detectarlas gracias al choque de dos agujeros negros súper masivos. Este gran trabajo -de muchos años y un gran número de investigadores- fue merecedor del premio Nobel de Física este año.

Pero el juego apenas comienza, y parece que vamos a estar escuchando de estas ondulaciones del espacio-tiempo por mucho tiempo, y lo mejor, que sus descubrimientos serán cada vez más reveladores.

Este 16 de octubre, se hizo un espectacular anuncio. A mediados de agosto, ondas gravitacionales fueron detectadas tras un destello lejano de luz captado por un grupo de poderosos telescopios. Esta vez, la observación fue producto de la colisión de dos estrellas muertas llamadas estrellas de neutrones, a 130 millones de años luz de la Tierra. Esta es la primera vez que se detecta la fusión de dos estrellas de neutrones y este hallazgo puede ayudar a resolver el “eterno” misterio sobre el origen de los elementos pesados que encontramos en la Tierra, como el plomo, el oro o el platino.  

Pero antes de explicar esto, algunos conceptos importantes…  

Las estrellas de neutrones, como los agujeros negros, son restos de estrellas que murieron en explosiones catastróficas conocidas como supernovas. Cuando una estrella se convierte en supernova, su material colapsa para formar un núcleo denso. Si este núcleo es lo suficientemente masivo, puede formar un agujero negro, que tiene un tirón gravitacional tan poderoso que ni siquiera la luz puede escapar. Un núcleo menos masivo formará una estrella de neutrones, llamada así porque su atracción gravitatoria es lo suficientemente fuerte como para aplastar protones junto con electrones y formar neutrones.

Aunque las estrellas de neutrones son típicamente pequeñas, con diámetros de aproximadamente 19 kilómetros, son tan densas que la masa de una estrella de neutrones puede ser aproximadamente la misma que la del sol. Una cucharadita de material de estrella de neutrones tiene una masa de aproximadamente mil millones de toneladas, haciendo que las estrellas de neutrones sean los objetos más densos del universo después de los agujeros negros.

El gran hallazgo

El 17 de agosto, los dos observatorios de ondas gravitacionales, LIGO, en Estados Unidos, y Virgo, en Italia, detectaron una señal de onda gravitacional que posee una cantidad extraordinaria de energía, "algo así como mil millones de veces la energía de la luminosidad de la Vía Láctea", dijo. Mansi Kasliwal, del Instituto de Tecnología de California en Pasadena.

Dos factores ayudaron a los científicos a determinar que se trataba de estrellas de neutrones y no de agujeros negros:

Por un lado, la duración tan larga de la señal de la onda gravitacional. Debido a que los agujeros negros son más densos que las estrellas de neutrones, las señales de sus choques son relativamente breves; esta nueva señal, de acuerdo a los científicos, fue la más larga detectada hasta la fecha.

Por otra parte, la masa de los objetos que generan las ondas gravitacionales.

La frecuencia de las ondas gravitacionales depende de la masa de los objetos que las generan; cuanto mayor sea la frecuencia, menor será la masa. Mientras que la primera colisión detectada fue gracias a dos objetos 30 veces mayores que el sol, esta nueva señal, indicó dos objetos de menor tamaño, 1,3 y 1.5 veces la masa de nuestro Sol.

Cuando dos estrellas de neutrones colisionan, pueden ocurrir dos cosas: se crea una estrella de neutrones más grande o bien, si son lo suficientemente grandes, un único agujero negro. Los datos actuales aún no pueden determinar qué sucedió en esta ocasión. Pero cualquiera de los dos resultados es realmente emocionante.  

Colision2.jpg
Concepción artística de una colisión de estrellas de neutrones.
NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet


Ok, pero ¿qué implicaciones tiene esto?

Lo increíble de este hallazgo, no fue sólo la detección –por primera vez- de dos estrellas de neutrones colisionando, sino también que ese choque vino con luz en cada rango de longitud de onda –radio, infrarrojo, visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma- que fueron detectadas por unos 70 observatorios alrededor del mundo y también en el espacio.  

Esta es la primera vez que los científicos han visto ondas gravitacionales y ondas de luz provenientes de un mismo evento. De acuerdo a los científicos, estudiar el universo con estos dos tipos de información tan diferente es como observar el mundo con múltiples sentidos, como la vista y el oído; ofrece la posibilidad de una comprensión mucho más profunda del mundo.

Pero durante la fusión de las estrellas de neutrones también podemos saber más sobre los elementos químicos más pesados que encontramos en la Tierra. Las mediciones realizadas a partir de este evento verificaron que se creó oro, uranio y platino.

¡Tu anillo de casado -o el de tus papás- acaba de volverse más valioso!

Si bien el descubrimiento de ayer es emocionante, es sólo una observación. Aún más emocionante es el hecho de que los astrónomos recién comenzaron a explorar el universo de esta manera “multisensorial”. No cabe duda que nos espera una cascada de conocimiento. Una nueva era de la astronomía ha comenzado.

También te puede interesar: