Capturó una señal de onda gravitacional invisible | Ciencias

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

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

Las estrellas de neutrones son objetos alucinantes. 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 cucharadita de estrella de neutrones pesa lo mismo que todos los demás en el planeta Tierra. Estos objetos están sujetos a condiciones de presión imposibles de reproducir en experimentos controlados. Se cree que dentro de estas estrellas, enormes cúmulos de quarks, partículas elementales a partir de las cuales están hechos los átomos. Ser capaz de observar qué es exactamente lo que sucede en el interior sería uno de los mayores descubrimientos de la historia de la física.

Parte de los instrumentos LIGO en EE. UU. CALTECH / MIT / LIGO LAB
Laboratorio Caltech / MIT / LIGO

Toni Font, miembro de la colaboración científica entre LIGO y Virgo que recogió 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 las ondas gravitacionales ”.

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El equipo capturó las dos fusiones durante un período de 10 días durante el mes de enero. En uno de ellos, un agujero con una masa nueve veces mayor que la del Sol chocó con una estrella de neutrones de 1,9 masas solares. Estos dos cuerpos probablemente han estado orbitando entre sí durante decenas de millones de años, pero la señal captada es solo la última parte, cuando los dos chocaron, y 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, algo completamente imposible para la tecnología humana.

La segunda fusión tuvo lugar entre un agujero de seis veces la masa del Sol y una estrella de neutrones de 1,5 de masa solar, que colisionó hace unos mil millones de años luz, o hace mil millones de años, cuando la vida unicelular apenas comenzaba a emerger en la Tierra. .

Una vez captadas las dos señales, los dos detectores lanzaron una advertencia internacional de que otros telescopios intentarían captar la posible luz producida por estos cataclismos. No vieron ni un solo destello, lo que tiene mucho sentido. Cuando el agujero negro y la estrella de neutrones no son muy diferentes en tamaño, el agujero rompe la estrella hasta que se convierte en una especie de fideo que sigue girando hasta que se traga por completo. En este caso, es posible que se emita un flash. Esto es probablemente lo que sucedió en 2017, cuando LIGO detectó por primera vez ondas gravitacionales y luz de una fusión de dos estrellas de neutrones.

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Cuando el agujero negro es mucho más grande que la estrella, la fusión es repentina. “El agujero negro se traga la estrella entera de una vez, sin romperla primero”, explica Font. “Parece que así fue en los dos hechos que capturamos”, agrega la investigadora. Los detalles de estos dos fenómenos fueron publicados este martes en Cartas de revistas astrofísicas.

Las ondas gravitacionales son deformaciones del espacio-tiempo, la materia de la que está hecho el universo. Son similares a las ondas que provoca una piedra cuando cae al agua de un lago. 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 observatorios implicados en este descubrimiento será captar más fusiones mixtas del mismo tipo, especialmente las que también emiten luz, ya que aportan mucha más información, explica Juan Calderón, investigador de la Física de Altas Energías de Galicia. Instituto y coautor del estudio. “En estos dos casos no había señal electromagnética, por lo que solo podemos intuir que uno de los dos objetos involucrados tiene que ser una estrella de neutrones porque, teóricamente, es demasiado ligero para ser otro agujero negro”, explica el físico. Cuando la fusión emite rayos X, 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 cuestiones abiertas en la física actual”, enfatiza Calderón. Estas fusiones permiten verificar que las ondas gravitacionales y la luz viajan a la misma velocidad, como predijo Einstein.

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