Ondas gravitacionales tras la fusión de dos estrellas

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El 17 de agosto del 2017 se detectó un importante acontecimiento astronómico en el que se fusionaron dos estrellas de neutrones. A esta colisión se le llamó GW170817, dado que ese día fue el hallazgo mediante las ondas gravitacionales que generó (gravitational waves).

Se preguntarán el motivo por el cual causó tanto alboroto en la comunidad astronómica. Einstein predijo que los objetos con masa deforman el espacio-tiempo, y si colisionan dos astros se producen ondas que viajan a la velocidad de la luz. Para que los detectores registren las ondas gravitacionales, los astros fusionados deben ser muy masivos y compactos como las estrellas de neutrones. Éstas son el sobrante de las estrellas envejecidas. Como su nombre lo indica, están compuestas exclusivamente de neutrones, allí cada protón capturó a un electrón. Las estrellas de neutrones tienen masas parecidas a la del Sol, pero su diámetros es cien veces menor, más o menos como el de la Tierra. Su densidad es altísima, una cucharadita de estrella de neutrones pesaría 10 millones de toneladas en la Tierra.

Existen varios satélites dedicados a observar rayos gamma, esto es, la radiación energética. Los llamados brotes de rayos gamma, emisión de corta duración, se explicaron de manera teórica por la fusión de dos estrellas de neutrones y la subsecuente emisión de radiación en forma de chorros de materia incandescente.

estrellas de neutrones
Modelo que explica la fusión de dos estrellas de neutrones (NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz and L. Rezzolla).

Los laboratorios LIGO y VIRGO que observaron las ondas gravitaciones de GW170817 pudieron ubicar la posición aproximada del evento en el cielo. Dado que uno está en Estados Unidos y el otro en Italia, dieron alerta a los observatorios de todo el mundo. Así el telescopio anglo-australiano pudo detectar en luz una kilonova, resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones, en la vecindad de una galaxia ubicada a 130 millones de años luz de distancia.

Luz visible de una galaxia
Dos imágenes en luz visible una galaxia NGC 4993 antes y durante de la aparición la kilonova GW170817. Las ondas gravitacionales y la radiación de este objeto tardaron 130 millones de años en llegar a la Tierra.

No sólo se observó GW170817 en el visible, sino también en rayos gamma, X, ultravioleta, infrarrojo y ondas de radio. Así que ahora sabemos cómo es la fusión de dos estrellas de neutrones con un número importante de observaciones.

Cada tipo de radiación nos da información complementaria; es como tener distintos sentidos. No es lo mismo escuchar, oler, tocar, ¡ver a un perro! Entre más sentidos y detectores tengamos, más información obtendremos para explicar lo observado. Con un perro podemos interactuar, en cambio, los astrofísicos sólo podemos recibir señales. Por eso elaboramos simulaciones para imaginar distintos escenarios.

Perro para experimento

Así, sabemos que además del brote de rayos gamma, la explosión de kilonova observada en luz visible GW170817, emitió radiación infrarroja que produjo una dona de materia caliente en torno al sitio de la fusión de las estrellas de neutrones. Las observaciones mostraron que durante la explosión se formaron elementos químicos como el oro por la captura de neutrones y otros elementos menos masivos.

El descubrimiento de GW170817 es una gran enseñanza para la humanidad. Más de 4,000 astrónomos de todo el mundo, incluidos decenas de mexicanos, firmaron un pacto de confidencialidad con los investigadores de LIGO y VIRGO para publicar sus datos en conjunto, una vez que fueran analizados y probados. Este acuerdo demuestra que trabajar y colaborar en equipo nos permite descubrir grandes tesoros celestes.

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