El 25 de abril 2019, el Observatorio LIGO Livingston recogió lo que parecían ser ondas gravitacionales de una colisión de dos estrellas de neutrones. LIGO Livingston es parte de una red de ondas gravitacionales que incluye LIGO (el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser), financiado por la National Science Foundation (NSF), y el detector Virgo europeo. Ahora, un nuevo estudio confirma que este evento fue probablemente el resultado de una fusión de dos estrellas de neutrones. Esta sería solo la segunda vez que este tipo de evento se ha observado en ondas gravitacionales.

La primera observación de este tipo, que tuvo lugar en agosto de 2017, hizo historia por ser la primera vez que se detectaron tanto ondas gravitacionales como luz de un mismo evento cósmico. La fusión del 25 de abril, por el contrario, no dio lugar a que se detectara ninguna luz. Sin embargo, a través de un análisis de los datos de ondas gravitacionales solamente, Los investigadores han descubierto que la colisión produjo un objeto con una masa inusualmente alta.

"A partir de observaciones convencionales con luz, ya conocíamos 17 sistemas de estrellas de neutrones binarios en nuestra propia galaxia y hemos estimado las masas de estas estrellas, "dice Ben Farr, un miembro del equipo de LIGO con base en la Universidad de Oregon. "Lo sorprendente es que la masa combinada de este binario es mucho mayor de lo esperado".

"Hemos detectado un segundo evento consistente con un sistema binario de estrellas de neutrones y esta es una confirmación importante del evento de agosto de 2017 que marcó un nuevo comienzo emocionante para la astronomía de múltiples mensajeros hace dos años, "dice Jo van den Brand, Portavoz de Virgo y profesor de la Universidad de Maastricht, y Nikhef y VU University Amsterdam en los Países Bajos. La astronomía de múltiples mensajeros se produce cuando se observan simultáneamente diferentes tipos de señales, como los basados ​​en ondas gravitacionales y luz.

El estudio, sometido a la Cartas de revistas astrofísicas , es escrito por un equipo internacional compuesto por LIGO Scientific Collaboration y Virgo Collaboration, el último de los cuales está asociado con el detector de ondas gravitacionales Virgo en Italia. Los resultados se presentaron hoy en una rueda de prensa, Enero 6, en la 235a reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Honolulu, Hawai.

Las estrellas de neutrones son los restos de estrellas moribundas que sufren explosiones catastróficas al colapsar al final de sus vidas. Cuando dos estrellas de neutrones se juntan en espiral, sufren una fusión violenta que envía estremecimientos gravitacionales a través del tejido del espacio y el tiempo.

LIGO se convirtió en el primer observatorio en detectar directamente ondas gravitacionales en 2015; en ese caso, las ondas fueron generadas por la feroz colisión de dos agujeros negros. Desde entonces, LIGO y Virgo han registrado docenas de posibles fusiones de agujeros negros adicionales.

La fusión de estrellas de neutrones de agosto de 2017 fue presenciada por ambos detectores LIGO, uno en Livingston, Luisiana, y uno en Hanford, Washington, junto con una gran cantidad de telescopios basados ​​en la luz en todo el mundo (las colisiones de estrellas de neutrones producen luz, mientras que en general se cree que las colisiones de agujeros negros no lo hacen). Esta fusión no fue claramente visible en los datos de Virgo, pero ese hecho proporcionó información clave que finalmente identificó la ubicación del evento en el cielo.

El evento de abril de 2019 se identificó por primera vez en los datos del detector LIGO Livingston solo. El detector LIGO Hanford estaba temporalmente fuera de línea en ese momento, y, a una distancia de más de 500 millones de años luz, el evento fue demasiado débil para ser visible en los datos de Virgo. Usando los datos de Livingston, combinado con información derivada de los datos de Virgo, el equipo redujo la ubicación del evento a un parche de cielo de más de 8, 200 grados cuadrados de tamaño, o alrededor del 20 por ciento del cielo. Para comparacion, el evento de agosto de 2017 se redujo a una región de solo 16 grados cuadrados, o el 0,04 por ciento del cielo.

"Este es nuestro primer evento publicado para una detección de un solo observatorio, "dice Anamaria Effler de Caltech, un científico que trabaja en LIGO Livingston. "Pero Virgo hizo una contribución valiosa. Usamos información sobre su no detección para decirnos aproximadamente de dónde debe haberse originado la señal".

Los datos de LIGO revelan que la masa combinada de los cuerpos fusionados es aproximadamente 3,4 veces la masa de nuestro Sol. En nuestra galaxia Los sistemas de estrellas de neutrones binarios conocidos tienen masas combinadas de hasta sólo 2,9 veces la del Sol. Una posibilidad para la masa inusualmente alta es que la colisión no tuvo lugar entre dos estrellas de neutrones, pero una estrella de neutrones y un agujero negro, ya que los agujeros negros son más pesados ​​que las estrellas de neutrones. Pero si este fuera el caso, el agujero negro tendría que ser excepcionalmente pequeño para su clase. En lugar de, los científicos creen que es mucho más probable que LIGO haya sido testigo de la rotura de dos estrellas de neutrones.

"Lo que sabemos por los datos son las masas, y las masas individuales muy probablemente corresponden a estrellas de neutrones. Sin embargo, como un sistema binario de estrellas de neutrones, la masa total es mucho mayor que cualquiera de las otras binarias de estrellas de neutrones galácticas conocidas, "dice Surabhi Sachdev, un miembro del equipo de LIGO con base en Penn State. "Y esto podría tener implicaciones interesantes sobre cómo se formó originalmente la pareja".

Se cree que los pares de estrellas de neutrones se forman de dos formas posibles. Podrían formarse a partir de sistemas binarios de estrellas masivas que terminan sus vidas como estrellas de neutrones, o pueden surgir cuando dos estrellas de neutrones formadas por separado se unen en un entorno estelar denso. Los datos de LIGO para el evento del 25 de abril no indican cuál de estos escenarios es más probable, pero sugieren que se necesitan más datos y nuevos modelos para explicar la masa inesperadamente alta de la fusión.