Se ha revelado un nuevo fenómeno en el Universo: la espiral de la muerte y la fusión de dos de los objetos más extremos del Universo; una estrella de neutrones y un agujero negro. Los dos eventos han sido anunciados oficialmente por el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO), en los EE. UU., Y el observatorio de ondas gravitacionales Virgo en Italia.
Un hito para la astronomía de ondas gravitacionales, este descubrimiento permite a los investigadores comprender mejor la naturaleza del continuo espacio-tiempo y los componentes básicos de la materia.
Impresión artística de una estrella de neutrones y un agujero negro a punto de fusionarse. Crédito de la imagen: Carl Knox OzGrav / Swinburne University of Technology
Primera fusión detectada
La primera observación de la fusión de la estrella de neutrones y el agujero negro se realizó el 5 de enero de 2020 cuando LIGO y Virgo detectaron ondas gravitacionales, pequeñas ondulaciones en la estructura del espacio y el tiempo, a partir del evento de colisión.
Cuando las masas chocan en el espacio, sacuden todo el Universo, enviando ondas gravitacionales, como ondas en la superficie de un estanque. El análisis detallado de las ondas gravitacionales revela que la estrella de neutrones tenía aproximadamente el doble de masa que el Sol, mientras que el agujero negro era nueve veces más masivo que el Sol. La fusión en sí ocurrió hace unos mil millones de años antes de que existieran los primeros dinosaurios, pero las ondas gravitacionales apenas llegaron a la Tierra.
Segunda fusión detectada
Sorprendentemente, el 15 de enero de 2020 se observó otra fusión de una estrella de neutrones y un agujero negro a partir de ondas gravitacionales. Esta estrella de neutrones y el agujero negro también chocaron hace alrededor de mil millones de años, pero era un poco menos masivo: la estrella de neutrones era alrededor de una vez y media más masiva que el Sol, mientras que el agujero negro era alrededor de cinco veces y media más masivo. .
Los científicos australianos jugaron un papel destacado
“Desde el diseño y funcionamiento del detector, hasta el análisis de datos, los científicos australianos están trabajando en las fronteras de la astronomía”, dice el Dr. Rory Smith, astrofísico del Centro de Excelencia ARC para el Descubrimiento de Ondas Gravitacionales (OzGrav) en la Universidad de Monash. , quien codirigió el equipo internacional de científicos en este descubrimiento.
La “tubería” SPIIR, en la Universidad de Australia Occidental (UWA), la única tubería de búsqueda de ondas gravitacionales en tiempo real de Australia, detectó un evento de estrella de neutrones y agujero negro en tiempo real por primera vez. SPIIR es uno de las cinco detectores que alerta a los astrónomos de todo el mundo en segundos de eventos gravitacionales, para que puedan intentar captar el posible destello de luz emitido cuando una estrella de neutrones es destrozada por su compañero agujero negro.
Los objetos más extremos del Universo
Los agujeros negros y las estrellas de neutrones son dos de los objetos más extremos jamás observados en el Universo: nacen de la explosión de estrellas masivas al final de sus vidas. Las estrellas de neutrones típicas tienen una masa de una vez y media la masa del Sol, pero toda esa masa está contenida en una estrella extremadamente densa, aproximadamente del tamaño de una ciudad. Una cucharadita de estrella de neutrones pesa tanto como toda la humanidad.
Las estrellas de neutrones y los agujeros negros orbitan entre sí a aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz antes de colisionar y fusionarse. Esto somete a la estrella de neutrones a una tensión extraordinaria, lo que hace que se estire y se deforme a medida que se acerca al agujero negro. Cuánto puede estirarse una estrella de neutrones depende del tipo de materia de la que esté hecha. La cantidad de estiramiento de la estrella se puede decodificar a partir de las ondas gravitacionales, lo que a su vez nos indica el tipo de material del que están hechas.
Los agujeros negros son objetos incluso más densos que las estrellas de neutrones: tienen mucha masa, normalmente al menos 3 veces la masa de nuestro Sol, en una pequeña cantidad de espacio. Los agujeros negros contienen un “horizonte de sucesos” en su superficie: un punto sin retorno del que ni siquiera la luz puede escapar.
Los teóricos han predicho durante décadas la existencia de pares de estrellas de neutrones y agujeros negros, pero durante mucho tiempo se habían evitado la detección. Desde su primera detección en 1975, se han encontrado muchos pares de estrellas de neutrones, pero nunca una estrella de neutrones orbitando un agujero negro.
“Esta es una confirmación de una predicción de larga data sobre la teoría de la evolución estelar binaria que predijo que estos sistemas deberían existir”, explica el Dr. Simon Stevenson, investigador postdoctorado de OzGrav en la Universidad Tecnológica de Swinburne.
“Encontramos que aproximadamente un par de estrellas de neutrones y agujeros negros se fusionan por cada diez pares de estrellas de neutrones. Esto plantea la posibilidad de observar un agujero negro de estrella de neutrones que contiene un púlsar, una estrella de neutrones que gira rápidamente con ondas de radio pulsantes, en nuestra propia Vía Láctea utilizando radiotelescopios como el radiotelescopio australiano Parkes y el futuro Square Kilometer Array ”, dice el Dr. Stevenson .
A veces, la colisión de estrellas de neutrones y agujeros negros puede producir algunas de las explosiones más brillantes y poderosas del Universo. Los astrónomos de todo el mundo utilizaron telescopios, como el telescopio SkyMapper en el centro de Nueva Gales del Sur, para rastrear el cielo nocturno en busca de destellos de luz asociados con estos dos eventos; lamentablemente, esta vez no se encontró ninguno.
