Impresión artística de cómo podrían aparecer las ondas gravitacionales y las emisiones electromagnéticas de una fusión de estrellas de neutrones. NSF / LIGO / Universidad Estatal de Sonoma / A. Simonnet Los científicos han detectado la débil señal de onda gravitacional de dos estrellas de neutrones que chocan, y los telescopios espaciales han medido el destello de los rayos gamma que brotan de la violenta fusión. Esta es la primera vez que se han observado ondas gravitacionales y radiación electromagnética que emanan del mismo evento cósmico. También es la primera vez que registramos las ondas gravitacionales de una fusión de estrellas de neutrones.
Hasta ahora, Los observatorios de ondas gravitacionales solo han detectado fusiones de agujeros negros. El Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (Advanced LIGO), que gestiona dos estaciones de detección en Washington y Luisiana, hizo historia en 2015 por hacer la primera detección de ondas gravitacionales ondeando a través del espacio-tiempo, una predicción teórica clave de la relatividad general de Einstein.
Desde ese descubrimiento histórico, Se han confirmado tres fusiones más de agujeros negros. El evento de fusión de agujeros negros más reciente se registró el 14 de agosto de y vio al detector Advanced Virgo (ubicado cerca de Pisa en Italia) unirse a LIGO para realizar la medición más precisa del aplastamiento de un agujero negro hasta el momento.
Apenas tres días después, el 17 de agosto, LIGO y Virgo detectados otro señal. Esta vez venía de dos estrellas de neutrones en colisión, demostrando que los agujeros negros no son los únicos eventos que generan ondas gravitacionales. Una colaboración internacional de 70 telescopios terrestres y espaciales sobrealimentaron el descubrimiento al capturar el estallido de rayos gamma y el resplandor de la colisión de estrellas de neutrones que ocurrió a 130 millones de años luz de distancia en una galaxia llamada NGC 4993.
Los lunes, 16 de octubre el estudio LIGO / Virgo se publicó en la revista Physical Review Letters.
Esta comparación antes y después de la galaxia NGC 4993 muestra la ubicación de la fusión de estrellas de neutrones en luz óptica e infrarroja cercana que generó la señal de onda gravitacional GW170817. 1M2H / Observatorios UC Santa Cruz y Carnegie / Ryan Foley "Esta detección abre la ventana de una astronomía de 'multi-mensajero' tan esperada, "dijo David H. Reitze, director ejecutivo del Laboratorio LIGO, en una oracion.
"Es la primera vez que observamos un evento astrofísico cataclísmico tanto en ondas gravitacionales como en ondas electromagnéticas, nuestros mensajeros cósmicos. La astronomía de ondas gravitacionales ofrece nuevas oportunidades para comprender las propiedades de las estrellas de neutrones en formas que simplemente no se pueden lograr con astronomía electromagnética sola, "añadió.
A menos que estén rodeados de gas caliente, Las fusiones de agujeros negros no producen necesariamente radiación electromagnética (como luz, Rayos X e infrarrojos), así que, aunque pueden ser los eventos más energéticos de nuestro universo, no serán captados por telescopios convencionales. Con ondas gravitacionales sin embargo, Los científicos han abierto una nueva ventana al cosmos "oscuro", dándonos la capacidad de "ver" las ondas del espacio-tiempo que producen estos poderosos eventos. Los detectores de ondas gravitacionales utilizan láseres ultraprecisos que se disparan a lo largo de túneles en forma de "L" de kilómetros de largo para medir la ligera deformación del espacio-tiempo que causan las ondas gravitacionales cuando atraviesan nuestro planeta.
Detectar ondas gravitacionales es una cosa, pero el pináculo de cualquier estudio astronómico es tener múltiples observatorios viendo el mismo evento a través de múltiples frecuencias. Y ahora, por primera vez, las ondas gravitacionales y ondas electromagnéticas del mismo evento astrofísico se han registrado para revelar una asombrosa cantidad de información sobre la colisión de estrellas de neutrones.
"Esta detección realmente ha abierto las puertas a una nueva forma de hacer astrofísica, "dijo Laura Cadonati, portavoz adjunto de la Colaboración Científica LIGO, en el comunicado. "Espero que sea recordado como uno de los eventos astrofísicos más estudiados de la historia".
Mediante el análisis de las señales LIGO y Virgo, los investigadores pudieron descifrar que dos objetos masivos, entre 1,1 y 1,6 veces la masa de nuestro sol, se habían quedado atrapados en una órbita binaria y en espiral uno dentro del otro, creando un "chirrido" revelador de 100 segundos, un aumento rápido en la frecuencia de la onda gravitacional que es típico de una fusión.
Un mapa del cielo de localización de todas las señales de ondas gravitacionales confirmadas detectadas hasta la fecha. GW170814 y GW170817 tienen áreas de incertidumbre mucho más pequeñas que las otras detecciones. Eso es porque Virgo también se agregó a la red. LIGO / Virgo / NASA / Leo Singer (Imagen de la Vía Láctea:Axel Mellinger) Después de los agujeros negros las estrellas de neutrones son los objetos más densos del universo. Midiendo el tamaño aproximado de una ciudad, estos objetos pueden ser más masivos que nuestro sol. De hecho, El material de la estrella de neutrones es tan denso que una cucharadita de ese material tendrá una masa de mil millones de toneladas. Son restos de estrellas masivas que explotaron como supernovas, por lo que también poseen potentes campos magnéticos y pueden girar rápidamente, a veces generan poderosas explosiones de radiación desde sus polos, conocidas como púlsares.
Cuando se detectó esta señal de onda gravitacional, llamada GW170817, Los científicos de LIGO y Virgo sabían que esto no era "solo otra" fusión de agujeros negros; estos objetos eran demasiado pequeños para ser agujeros negros y estaban dentro del rango de masa de estrellas de neutrones.
"Inmediatamente nos pareció que la fuente probablemente eran estrellas de neutrones, la otra fuente codiciada que esperábamos ver, y prometiendo el mundo que veríamos, "dijo David Shoemaker, portavoz de la Colaboración Científica LIGO, en una oracion. "De informar modelos detallados del funcionamiento interno de las estrellas de neutrones y las emisiones que producen, a la física más fundamental como la relatividad general, este evento es tan rico. Es un regalo que seguirá dando ".
El monitor de ráfagas de rayos gamma del telescopio espacial Fermi de la NASA también detectó una ráfaga de rayos gamma desde la ubicación de la fuente de ondas gravitacionales. La señal de la onda gravitacional y los rayos gamma golpean la Tierra aproximadamente al mismo tiempo, confirmando la teoría de Einstein de que las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz.
Además, tan pronto como Fermi detectó los rayos gamma, el observatorio espacial europeo de rayos gamma INTEGRAL estudió la señal, confirmando que este evento fue un breve estallido de rayos gamma.
"Durante décadas hemos sospechado que los estallidos cortos de rayos gamma fueron impulsados por fusiones de estrellas de neutrones, "dijo Julie McEnery, Científico del proyecto Fermi en Goddard Space Flight Center, en una oracion. "Ahora, con los increíbles datos de LIGO y Virgo para este evento, tenemos la respuesta. Las ondas gravitacionales nos dicen que los objetos fusionados tenían masas consistentes con las estrellas de neutrones, y el destello de rayos gamma nos dice que es poco probable que los objetos sean agujeros negros, ya que no se espera que una colisión de agujeros negros emita luz ".
Teóricamente cuando dos estrellas de neutrones chocan, el evento genera una explosión conocida como "kilonova, "una bola de fuego intensa que expulsa material sobrecalentado desde el punto de impacto hacia el espacio circundante.
Los astrónomos sospechan que las kilonovas crean los elementos más pesados que se encuentran en todo nuestro universo, incluidos el oro y el plomo, por lo que en nuestra búsqueda para comprender cómo se siembran estos elementos en todo el universo, Los astrónomos han descubierto (literalmente) una mina de oro científica.
El Observatorio Géminis de EE. UU., el European Very Large Telescope y el Hubble Space Telescope han estudiado las secuelas de la fusión de estrellas de neutrones y ya están informando observaciones de material recién creado que contiene las firmas de oro y platino. Por lo tanto, este es un evento muy importante que proporciona evidencia de cómo se sintetizan los elementos pesados en las galaxias.
Este evento ha proporcionado evidencia de observación de una variedad de teorías, de probar que las estrellas de neutrones lo hacen, De hecho, chocar, para resaltar de dónde provienen los metales preciosos de nuestro universo.
Pero GW170817 también ha creado su propio misterio.
La fusión de estrellas de neutrones ocurrió en una galaxia a solo 130 millones de años luz de distancia (las fusiones de agujeros negros detectadas anteriormente ocurrieron a miles de millones de años luz de distancia). sin embargo, la señal recibida por LIGO y Virgo fue mucho más débil de lo previsto. Los científicos no están seguros de por qué pero este es solo el comienzo de nuestra odisea de ondas gravitacionales, por lo que podemos esperar muchos más misterios y descubrimientos a medida que se sigan detectando ondas de eventos energéticos.
Ahora que es útilLa red de ondas gravitacionales se hará aún más fuerte una vez que los observatorios en Japón e India se conecten en los próximos años. llevando el total a cinco.
