Detectan las primeras fusiones de agujeros negros con estrellas de neutrones

Los científicos han documentado diversas fusiones entre objetos compactos estelares, pero les faltaba encontrar la de un agujero negro con una estrella de neutrones. Ahora, gracias a las ondas gravitacionales, han podido detectar no solo una, sino dos, solo con diez días de diferencia.

En enero de 2020 se detectaron dos ondas gravitacionales que se produjeron por un proceso que se había predicho, pero que nunca se había observado hasta ahora: una fusión de "pares mixtos", formados por una estrella de neutrones y un agujero negro.

En la investigación, Astrophysical Journal Letters, trabajaron más de mil científicos, entre otros, de la Colaboración Científica LIGO (LSC), la Colaboración Virgo y el proyecto del Detector de Ondas Gravitacionales de Kamioka (KAGRA).

La onda gravitacional GW200105 se detectó el 5 de enero de 2020 y fue el resultado de la fusión, hace unos 900 millones de años, de un agujero negro y una estrella de neutrones, 8,9 y 1,9 veces más masivos que el Sol, respectivamente.

La segunda señal, diez días después, se originó hace unos mil millones de años, cuando se fusionó un agujero negro de 5,7 más masa que el Sol con una estrella de neutrones con una masa 1,5 veces superior.

Tanto las estrellas de neutrones como los agujeros negros son restos superdensos procedentes de estrellas muertas y en los dos casos ahora detectados uno giraba alrededor del otro.

Los resultados permitirán a los investigadores sacar las primeras conclusiones sobre el origen de estos raros sistemas binarios y la frecuencia con la que se fusionan.

Estas observaciones ayudarán, además, a desvelar algunos de los misterios más complejos del Universo, como los componentes básicos de la materia y el funcionamiento del espacio y el tiempo.

Poco después de la localización de ambas ondas por los detectores Virgo y Ligo, los astrónomos fueron alertados de ambos sucesos y buscaron en el cielo los destellos de luz asociados, sin embargo no encontraron ninguno.

Puede deberse a la gran distancia a la que se encuentran estas fusiones, lo que significa que cualquier luz, independientemente de la longitud de onda, sería muy tenue y difícil de detectar incluso con los telescopios más potentes.

También es probable que las fusiones no emitieran luz debido a que los agujeros negros fueran lo suficientemente grandes como para tragarse las estrellas de neutrones enteras.

"Con este nuevo descubrimiento, por fin podemos empezar a entender cuántos de estos sistemas existen, con qué frecuencia se fusionan y por qué no hemos visto aún ejemplos en la Vía Láctea", señaló Astrid Lamberts, de la colaboración Virgo y del francés Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS).

Estos resultados, junto a las docenas de detecciones realizadas por Virgo, en Europa, y LIGO, en Estados Unidos, hasta la fecha, permiten, por primera vez, observar de cerca algunos de los fenómenos más violentos y raros del Universo.

Además, la información detallada que "hemos empezado a recopilar sobre la física de los agujeros negros y las fusiones estelares nos da la oportunidad de poner a prueba las leyes fundamentales de la física en condiciones extremas, que obviamente nunca podremos reproducir en la Tierra, destacó Lamberts.

Albert Einstein predijo en su Relatividad General la existencia de las ondas gravitacionales, una especie de olas o pequeñas arrugas que se producen en el tejido espacio-tiempo del universo, debido a sucesos de gran violencia que generan masivas cantidades energía como la explosión de una estrella.

Sin embargo, hubo que esperar cien años hasta que fueron detectadas, en 2015, un avance fundamental para el conocimiento del universo que les valió el Premio Nobel a los estadounidenses Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Torne.