Por Martín Casanova Piraquive | 12/07/2021.
Investigadores astrofísicos estadounidenses lograron descifrar, por primera vez en la historia, la colisión de un agujero negro y una estrella de neutrones, como uno de los fenómenos más extremos y enigmáticos del Universo.
El día martes 29 de junio, se informó que un grupo de investigadores de la Universidad Northwestern de Evanston, Estados Unidos, en cooperación de algunos investigadores internacionales, descubrieron en la galaxia la primera detección enigmática de un agujero negro que se fusionó con una estrella de neutrones, cuyas ondas se lograron detectar en la superficie solar después de mil millones de años, con tan solo 10 días de diferencia y en fracciones de segundo.
Los astrónomos habían predicho la existencia de estos dos fenómenos espaciales conocidos como sistemas ENAN por varias décadas, pero no se había descubierto con suma seguridad dentro de la galaxia, de tal modo que, hasta la fecha, lograron evidenciar en un esfuerzo multinacional de señales electromagnéticas, la primera prueba definitiva de una fusión esquiva que desató la evidencia de una fusión estelar con un agujero negro de tipo NSBH, mediante una secuencia de ondas gravitacionales, en un acontecimiento tan inmensamente poderoso.
Antes del descubrimiento de esta doble detección de objetos compactos, los astrónomos solo habían encontrado más de 50 casos de agujeros negros y estrellas de neutrones que se fusionaban con otros, con el fin de que se formaban nuevos cuerpos de masa extrema solar sobre la galaxia.
Estos sistemas de objetos compactos denominados de manera científica como ‘proporciones de masa extrema inspiral (EMRI)’ consisten en un proceso orbital, donde una estrella con una masa ligera comienza a girar sobre otra con una contextura mucho más pesada, la cual desciende de forma gradual debido a la emisión de ondas gravitacionales sobre la galaxia.
Cabe resaltar que el término EMRI es utilizado para denotar la forma de onda gravitacional emitida por la misma órbita.
Estos sistemas binarios se encuentran en el centro de la galaxia y están compuestos por una serie de objetos compactos, como agujeros negros estelares y estrellas de neutrones, que se unen para orbitar un hoyo negro supermasivo.
Este nuevo descubrimiento astronómico fue registrado a través de dos detectores del Observatorio de ondas Gravitatorias por Interferometría Láser (LIGO), en Livingston, Estados Unidos, y del interferómetro láser Virgo del Observatorio Gravitacional Europeo en Pisa, Italia, a través de un filtrado de comparación de datos que fueron revelados por ondas gravitacionales y observaciones electromagnéticas, donde se pudieron detallar que los sistemas orbitales GW200105 y GW200115 comenzaron a fusionarse sobre la galaxia y dieron como resultado, un agujero negro de 6 M (masas solares) con una estrella de neutrones de 1,5 M, a una distancia de mil millones de años luz de la Tierra y sobre una parte del cielo galáctico que equivale a un área cubierta por 2.900 lunas llenas.
Las observaciones electromagnéticas de estrellas de neutrones y agujeros negros fueron señaladas a través de círculos amarillos y púrpuras, mientras que las que detecciones que fueron registradas por ondas gravitacionales se mostraron a través de círculos naranjas y azules.
Los científicos explicaron que la causa de este fenómeno astronómico pudo haber sido desatada por una “evolución binaria aislada” donde las estrellas con mayor cantidad de masa al envejecer eventualmente en la galaxia, comenzaron a generar explosiones de supernova, dejando como remanente una estrella de neutrones y un agujero negro. También pudo haber sido por una “interacción dinámica” en donde las estrellas de neutrones y los agujeros negros comenzaron a formarse por separado mediante explosiones de supernova no relacionadas.
El 5 de enero de 2020 los observatorios LIGO y Virgo registraron a través de diminutas ondas gravitacionales, la primera fusión orbital conocida como GW200105, donde se detectó que la estrella de neutrones tenía aproximadamente el doble de masa, mientras que el agujero negro era nueve veces más grande que el Sol. Por lo tanto, esta fusión ocurrió hace unos mil millones de años antes de la aparición de los primeros dinosaurios, pero las ondas gravitacionales apenas comenzaron a llegar a la Tierra.
El 15 de enero de 2020 se observó nuevamente a través de ondas gravitacionales, la fusión GW200115, donde se mostró que la estrella de neutrones consistía en ser de un tamaño y medio más grande, mientras que el agujero negro era cinco veces y medio más masivo que el Sol. Esta fusión también ocurrió hace mil millones de años, pero el resultado de su proceso fue un poco diminuto sobre la superficie espacial.
Por su parte, la docente de la Escuela de Física de Investigación de la Universidad Nacional de Australia y coautora del estudio, la doctora Susan Scott, aseguró que estas colisiones han logrado sacudir el universo hasta sus cimientos, y por esto, se ha logrado detectar las ondas que enviaron a toda velocidad a través del cosmos.
Susan también señaló que el equipo internacional ya había captado anteriormente muchos sucesos de colisión de dos agujeros negros, así como también de dos estrellas de neutrones que chocaron entre sí, pero nunca se había podido observar una ‘colisión mixta’, por lo que se había esperado mucho tiempo para poder presenciarla.
El equipo concluyó que estos nuevos descubrimientos, junto con las futuras observaciones de sistemas de objetos compactos, arrojarán más detalles sobre el nacimiento, vida y muerte de las estrellas, así como sobre los entornos en los que se forman y también ayudarán a desvelar algunos de los misterios más complejos del universo, como los componentes de la materia y el funcionamiento del espacio y el tiempo.
Esta importante investigación astronómica recibió el apoyo de más de 1.000 científicos provenientes de la Universidad Nacional de Australia, quienes lideraron el proceso.
El resultado y sus implicaciones astrofísicas se encuentran publicados por la revista científica «The Astrophysical Journal Letters» de este mes.
