Label: Ondas gravitacionales
La colaboración
científica LIGO y Virgo ha anunciado la detección de cuatro ondas
gravitatorias fruto de la fusión de agujeros negros de masa estelar. La
Universitat de les Illes Balears ha contribuido a la observación y
análisis de las señales. Los observatorios publican el primer catálogo
de acontecimientos de ondas gravitacional.
La Colaboración Científica LIGO y VIRGO, su homólogo europeo, han anunciado cuatro nuevas detecciones de ondas gravitacionales fruto de la fusión de agujeros negros de masa estelar. Estos resultados, procedentes de los detectores de ondas gravitacionales LIGO, operados por la Fundación Nacional para la Ciencia de los Estados Unidos (NSF) y Virgo, se dieron a conocer el sábado 1 de diciembre, en el marco del Congreso de Física de Ondas Gravitacionales y Astronomía, que ha tenido lugar en la ciudad de College Park (Maryland, EE UU).
Hasta el momento, LIGO y Virgo han permitido detectar en total diez fusiones de agujeros negros de masa estelar y una fusión de estrellas de neutrones, que son los restos densos y esféricos del colapso de estrellas. De estas diez fusiones de agujeros negros, hay cuatro que corresponden a la nueva tanda de detecciones, mientras que las seis restantes ya se habían presentado otras veces.
Las cuatro nuevas ondas han sido etiquetadas como GW170729, GW170809, GW170818, y GW170823 en referencia a la fecha de sus detecciones, que se produjeron en el segundo periodo de observación, entre el 30 de noviembre de 2016 y el 25 de agosto de 2017.
Todas están recogidas en el catálogo que fue publicado el pasado sábado, que incluye toda la información relativa en estos acontecimientos.
La contribución balear
El Grupo de Relatividad y Gravitación (GRG) de la Universitat de les Illes Balears (UIB), bajo la dirección de Alicia M. Sintes, ha hecho importantes contribuciones a la observación y análisis de las señales detectadas.
Una de las aportaciones clave de este grupo ha sido la provisión de modelos de señales procedentes de la fusión de sistemas binarios de agujeros negros. Estos modelos se utilizan para contrastar las predicciones de la teoría con los datos observados y son capaces de dar información sobre la masa de los agujeros negros involucrados, así como de la rotación o de las velocidades.
Uno de los investigadores posdoctorales del grupo de la UIB, Geraint Pratten, ha trabajado en el análisis de una de las nuevas detecciones, la GW170809: “La colaboración vive un periodo emocionante ante un número tan elevado de detecciones. La GW170809 es uno de los acontecimientos observados durante el segundo periodo de observación (O2) en los cuales están involucrados agujeros negros de elevada masa estelar. Es similar a la primera detección, la GW150914, y ayudará a conocer más bien la población de sistemas binarios de agujeros negros que observamos actualmente”.
El tercer periodo de observación (O3) empezará a principio de 2019, con una mejora de la sensibilidad de los detectores. Prevén detectar decenas de sistemas binarios a lo largo del año, y necesitarán modelos más precisos con el fin de extraer la máxima información posible de estos acontecimientos.
Alícia Sintes está emocionada por la creciente participación española en el campo de las ondas gravitacionales: “La comunidad española de ondas gravitacionales aumenta muy rápidamente. Hemos pasado de ser los únicos en el campo, hace tres años, a disponer de dos grupos en LIGO y tres en Virgo. Estamos orgullosos de haber allanado el camino”.
Además, también plantea los próximos retos: “Impulsamos la astronomía de ondas gravitacionales un poco más allá. Queremos observar ondas gravitacionales con la misión LISA de aquí a aproximadamente quince años. Trabajamos mucho para conseguir que nuestros estudiantes constituyan la vanguardia del campo en el futuro”.
Detecciones de récord
Algunas de estas nuevas detecciones han batido récords. Por ejemplo, el acontecimiento GW170729, detectado el día 29 de julio de 2017 durante el segundo periodo de observación. Este acontecimiento fue generado por la fuente de ondas gravitacionales más lejana y masiva hasta ahora nunca observada. Tuvo lugar hace aproximadamente cinco mil millones de años, y liberó una energía equivalente a cinco masas solares en forma de ondas gravitacionales.
El detector Advanced Virgo se unió al segundo periodo de observación el día 1 de agosto de 2017, y dio lugar a la primera detección simultánea de tres observatorios y a la primera relevante de Virgo: la colisión de agujeros negros GW170814. Este acontecimiento fue el primero a ser observado por tres detectores trabajando de manera simultánea, hecho que permitió analizar, por primera vez, la polarización de las ondas gravitacionales (análoga a la polarización de la luz).
El acontecimiento GW170817, detectado tres días después del GW170814, fue la primera observación de un acontecimiento procedente de la fusión de un sistema binario de estrellas de neutrones. Además, fue observado mediante luz, fijando un hito histórico a la astronomía de multimensajeros, en la cual los objetos cósmicos son observados simultáneamente mediante diferentes formas de radiación.
Finalmente, fue posible dar con mucha precisión la posición celeste de uno de los nuevos acontecimientos, el GW170818, detectado conjuntamente por la red de detectores formada por los observatorios LIGO y Virgo. La posición en la vuelta celeste de esta fusión de agujeros negros, situada a 2,5 miles de millones de años luz de la Tierra, fue identificada con una precisión de 39 grados cuadrados, convirtiéndola en la segunda mejor fuente de ondas gravitacionales en cuanto a su localización, solo por detrás de la fusión de estrellas de neutrones GW170817. Así, el acontecimiento GW170818 remarca el potencial científico que tiene la red de detectores de ondas gravitacionales que conforman LIGO y Virgo.
La Colaboración Científica LIGO y VIRGO, su homólogo europeo, han anunciado cuatro nuevas detecciones de ondas gravitacionales fruto de la fusión de agujeros negros de masa estelar. Estos resultados, procedentes de los detectores de ondas gravitacionales LIGO, operados por la Fundación Nacional para la Ciencia de los Estados Unidos (NSF) y Virgo, se dieron a conocer el sábado 1 de diciembre, en el marco del Congreso de Física de Ondas Gravitacionales y Astronomía, que ha tenido lugar en la ciudad de College Park (Maryland, EE UU).
Hasta el momento, LIGO y Virgo han permitido detectar en total diez fusiones de agujeros negros de masa estelar y una fusión de estrellas de neutrones, que son los restos densos y esféricos del colapso de estrellas. De estas diez fusiones de agujeros negros, hay cuatro que corresponden a la nueva tanda de detecciones, mientras que las seis restantes ya se habían presentado otras veces.
Las cuatro nuevas ondas han sido etiquetadas como GW170729, GW170809, GW170818, y GW170823 en referencia a la fecha de sus detecciones, que se produjeron en el segundo periodo de observación, entre el 30 de noviembre de 2016 y el 25 de agosto de 2017.
Todas están recogidas en el catálogo que fue publicado el pasado sábado, que incluye toda la información relativa en estos acontecimientos.
Mapa de las once ondas gravitacionales detectadas. / UIB
La contribución balear
El Grupo de Relatividad y Gravitación (GRG) de la Universitat de les Illes Balears (UIB), bajo la dirección de Alicia M. Sintes, ha hecho importantes contribuciones a la observación y análisis de las señales detectadas.
Una de las aportaciones clave de este grupo ha sido la provisión de modelos de señales procedentes de la fusión de sistemas binarios de agujeros negros. Estos modelos se utilizan para contrastar las predicciones de la teoría con los datos observados y son capaces de dar información sobre la masa de los agujeros negros involucrados, así como de la rotación o de las velocidades.
“Es muy satisfactorio observar que toda esta ardua tarea permite revelar y entender nuevas visiones del universo”, comenta Sascha Husa
“Pasamos la mayor parte del tiempo ante un ordenador, calculando. Es muy satisfactorio observar que toda esta ardua tarea permite revelar y entender nuevas visiones del universo. Los estudiantes y posdoctorados colaboran en una revolución científica. Me alegra saber que forman parte de esta experiencia tan extraordinaria”, comenta Sascha Husa, que ha dirigido los esfuerzos del grupo en el modelado de agujeros negros.
Uno de los investigadores posdoctorales del grupo de la UIB, Geraint Pratten, ha trabajado en el análisis de una de las nuevas detecciones, la GW170809: “La colaboración vive un periodo emocionante ante un número tan elevado de detecciones. La GW170809 es uno de los acontecimientos observados durante el segundo periodo de observación (O2) en los cuales están involucrados agujeros negros de elevada masa estelar. Es similar a la primera detección, la GW150914, y ayudará a conocer más bien la población de sistemas binarios de agujeros negros que observamos actualmente”.
El tercer periodo de observación (O3) empezará a principio de 2019, con una mejora de la sensibilidad de los detectores. Prevén detectar decenas de sistemas binarios a lo largo del año, y necesitarán modelos más precisos con el fin de extraer la máxima información posible de estos acontecimientos.
Alícia Sintes está emocionada por la creciente participación española en el campo de las ondas gravitacionales: “La comunidad española de ondas gravitacionales aumenta muy rápidamente. Hemos pasado de ser los únicos en el campo, hace tres años, a disponer de dos grupos en LIGO y tres en Virgo. Estamos orgullosos de haber allanado el camino”.
Además, también plantea los próximos retos: “Impulsamos la astronomía de ondas gravitacionales un poco más allá. Queremos observar ondas gravitacionales con la misión LISA de aquí a aproximadamente quince años. Trabajamos mucho para conseguir que nuestros estudiantes constituyan la vanguardia del campo en el futuro”.
Detecciones de récord
Algunas de estas nuevas detecciones han batido récords. Por ejemplo, el acontecimiento GW170729, detectado el día 29 de julio de 2017 durante el segundo periodo de observación. Este acontecimiento fue generado por la fuente de ondas gravitacionales más lejana y masiva hasta ahora nunca observada. Tuvo lugar hace aproximadamente cinco mil millones de años, y liberó una energía equivalente a cinco masas solares en forma de ondas gravitacionales.
“La comunidad española de ondas gravitacionales aumenta muy rápidamente. Estamos orgullosos de haber allanado el camino”, dice Sintes
El detector Advanced Virgo se unió al segundo periodo de observación el día 1 de agosto de 2017, y dio lugar a la primera detección simultánea de tres observatorios y a la primera relevante de Virgo: la colisión de agujeros negros GW170814. Este acontecimiento fue el primero a ser observado por tres detectores trabajando de manera simultánea, hecho que permitió analizar, por primera vez, la polarización de las ondas gravitacionales (análoga a la polarización de la luz).
El acontecimiento GW170817, detectado tres días después del GW170814, fue la primera observación de un acontecimiento procedente de la fusión de un sistema binario de estrellas de neutrones. Además, fue observado mediante luz, fijando un hito histórico a la astronomía de multimensajeros, en la cual los objetos cósmicos son observados simultáneamente mediante diferentes formas de radiación.
Finalmente, fue posible dar con mucha precisión la posición celeste de uno de los nuevos acontecimientos, el GW170818, detectado conjuntamente por la red de detectores formada por los observatorios LIGO y Virgo. La posición en la vuelta celeste de esta fusión de agujeros negros, situada a 2,5 miles de millones de años luz de la Tierra, fue identificada con una precisión de 39 grados cuadrados, convirtiéndola en la segunda mejor fuente de ondas gravitacionales en cuanto a su localización, solo por detrás de la fusión de estrellas de neutrones GW170817. Así, el acontecimiento GW170818 remarca el potencial científico que tiene la red de detectores de ondas gravitacionales que conforman LIGO y Virgo.
“El próximo periodo de observación, que empezará la primavera de 2019, conseguirá detectar más acontecimientos de ondas gravitacionales, y la ciencia que la comunidad puede conseguir crecer en consecuencia”, afirma David Shoemaker, portavoz de la Colaboración Científica de LIGO (LSC, en inglés) e investigador sénior al Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial (MIT). "Vivimos un tiempo emocionante”.
SINC
Desde que el universo se creó en una colosal "explosión" hace 13.800
millones de años, ha estado expandiéndose, arrastrando con él a las
galaxias, de una manera muy parecida a lo que ocurre con las pasas de
una masa para bizcocho cuando aumenta de volumen.
Ilustración de los últimos momentos
previos a una colisión entre una estrella de neutrones y un agujero
negro, con la primera siendo destruida por el tirón de marea del segundo
(en el centro del disco). Una colisión de estas características culmina
con la fusión entre ambos objetos. (Imagen: A. Tonita, L. Rezzolla, F.
Pannarale)
La comunidad astronómica lleva tiempo observando ciertas estrellas y
otras fuentes cósmicas de mucha luz para medir su distancia respecto a
la Tierra y la velocidad con la que se alejan de nosotros, dos
parámetros que son esenciales para estimar la constante de Hubble, una
unidad de medida que describe el ritmo con el que se está expandiendo el
universo.
Pero, hasta la fecha, las iniciativas más precisas han acabado con
valores muy diferentes de la constante de Hubble, lo que impide saber
con suficiente certeza la velocidad con la que está expandiéndose el
universo. Esta información, según creen los astrónomos, podría aclarar
cuestiones clave sobre los orígenes de este último, así como su destino,
incluyendo si el cosmos se expandirá indefinidamente o acabará por
contraerse hasta derrumbarse sobre sí mismo.
Ahora, el equipo de Salvatore Vitale, del Instituto Tecnológico de
Massachusetts (MIT), y Hsin-Yu Chen, de la Universidad Harvard, ambas
entidades en Estados Unidos, ha propuesto una forma más precisa e
independiente de medir la constante de Hubble, usando ondas
gravitatorias emitidas por un sistema relativamente raro: una pareja de
astros masivos compuesta por un agujero negro y una estrella de
neutrones, un sistema binario enormemente energético en el que cada
astro gira en espiral alrededor del otro. A medida que se reduce la
distancia que separa a estos objetos, deben producir ondas gravitatorias
capaces de hacer temblar el espacio, y un destello de luz cuando acaban
colisionando.
Los autores del nuevo estudio argumentan que un destello de luz de
este tipo puede dar a los científicos una indicación de la velocidad a
la cual la pareja se está alejando de la Tierra. Las ondas gravitatorias
emitidas, si fueran detectadas en la Tierra, deberían proporcionar una
medida independiente y precisa de la distancia del sistema. Aunque las
binarias de este tipo son muy escasas, los investigadores calculan que
bastaría detectar unas pocas para obtener el valor más preciso hasta la
fecha de la constante de Hubble y de la tasa de expansión del universo.
NCYT
Investigadores de las
universidades de Jaén y Barcelona han descubierto por primera vez una
estructura en forma de Z en un microcuásar. El hallazgo se puede
extrapolar al estudio de radiogalaxias y el fondo de ondas
gravitacionales que, según sugiere el estudio, podría ser más débil de
lo estimado hasta ahora.
Investigadores del grupo Fuentes de Alta Energía de la Galaxia’ (FAEG) de la Universidad de Jaén (UJA), en colaboración con científicos de la Universidad de Barcelona y su Instituto de Ciencias del Cosmos, han encontrado una estructura en forma de Z en un microcuásar, una versión a escala reducida de una radiogalaxia.
Este hallazgo, publicado por la revista Nature Communications, tiene interesantes consecuencias para algunas de estas radiogalaxias que se han supuesto hasta ahora como emisoras de ondas gravitacionales.
Para saber si se podrá observar ese fondo de las ondas gravitacionales en el universo es preciso cuantificar cuál es su intensidad. Una de las formas de hacerlo se basa en estudiar la contribución de las llamadas radiogalaxias aladas, galaxias lejanas que emiten chorros de partículas a gran velocidad cuya morfología recuerda a una gigantesca X o Z cuando se observan en ondas de radio.
Estudiar microcuásares con radiogalaxias aladas
Dado que en los microcuásares sabemos con certeza que nunca han albergado dos agujeros negros, sino solo uno que captura materia de su estrella compañera, la forma de Z observada por los autores en uno de ellos, denominado GRS 1758-258, no puede ser debida al mecanismo de fusión, y su morfología puede explicarse simplemente mediante interacciones hidrodinámicas en el medio circundante, donde los chorros eyectados por el microcuásar cambian de dirección al chocar con la materia de alrededor.
Para conseguir este importante resultado, los autores del artículo han tenido que realizar observaciones recientes con uno de los conjuntos de radiotelescopios más sensibles del mundo, el Jansky Very Large Array situado en Nuevo México (EE UU), y combinarlas con todas las observaciones que se han realizado sobre el mismo microcuásar en décadas anteriores.
Este estudio supone un hito para la UJA, ya que es la primera investigación liderada por un grupo de la Universidad de Jaén que se publica en una revista del grupo editorial Nature.
Universidad de Jaén
Imagen obtenida con el Jansky Very Large Array en ondas de radio a la frecuencia de 5 GHz del microcuásar GRS 1758-258. La línea blanca a trazos indica la trayectoria en forma de Z que sigue el flujo de plasma relativistas eyectado desde las proximidades del núcleo central donde reside el agujero negro. Los objetos marcados con los número 1, 2, y 3 son astros de fondo no relacionados con el microcuásar. / Josep Martí et al.
Investigadores del grupo Fuentes de Alta Energía de la Galaxia’ (FAEG) de la Universidad de Jaén (UJA), en colaboración con científicos de la Universidad de Barcelona y su Instituto de Ciencias del Cosmos, han encontrado una estructura en forma de Z en un microcuásar, una versión a escala reducida de una radiogalaxia.
Este hallazgo, publicado por la revista Nature Communications, tiene interesantes consecuencias para algunas de estas radiogalaxias que se han supuesto hasta ahora como emisoras de ondas gravitacionales.
“Las ondas gravitacionales son vibraciones en el espacio-tiempo, el material del que está hecho el universo", explica Pedro Luis Luque, coautor del artículo y responsable del grupo de la UJA. "En octubre de este año, los investigadores Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne recibieron el Premio Nobel de Física 2017 por la pionera detección y observación de estas ondas con la colaboración LIGO”.
El estudio sugiere que el nivel del fondo de ondas gravitacionales podría ser más débil de lo que hasta ahora se estimaba
“Cuando estas ondas son provocadas por la fusión de agujeros negros demasiado alejados, no somos capaces de distinguirlas individualmente –prosigue–, y forman una especie de ruido de fondo de ondas gravitacionales que se une al provocado por el propio Big Bang, por lo que su detección permitiría obtener información tanto de los primeros instantes de la creación como de la formación y naturaleza de los agujeros negros”.
Para saber si se podrá observar ese fondo de las ondas gravitacionales en el universo es preciso cuantificar cuál es su intensidad. Una de las formas de hacerlo se basa en estudiar la contribución de las llamadas radiogalaxias aladas, galaxias lejanas que emiten chorros de partículas a gran velocidad cuya morfología recuerda a una gigantesca X o Z cuando se observan en ondas de radio.
“Hasta ahora se creía que estas estructuras extensas en radiogalaxias aladas se debían principalmente a una fusión previa de dos agujeros negros supermasivos y, por lo tanto, ese tipo de objetos astronómicos se han considerado como importantes contribuyentes al fondo de ondas gravitacionales”, señala Josep Martí, primer firmante del artículo y catedrático del área de Astronomía y Astrofísica de la UJA. Sin embargo, el estudio realizado muestra que ello no tiene por qué ser así y apoya otra explicación alternativa a la fusión de agujeros negros.
Estudiar microcuásares con radiogalaxias aladas
“El comportamiento de ambos objetos astronómicos, microcuásares y radiogalaxias, sigue las mismas leyes físicas, por lo que es posible estudiar los primeros, que evolucionan mucho más rápido, son relativamente pequeños y están en nuestra Vía Láctea, para extrapolar luego los resultados por analogía a las lejanas y gigantescas radiogalaxias. Es algo parecido a lo que hacen los ingenieros cuando trabajan con modelos a escala en un túnel de viento”, argumenta Pedro Luis Luque.
Para las observaciones se ha utilizado uno de los radiotelescopios más sensibles del mundo: el Jansky Very Large Array, en Nuevo México (EE UU)
Dado que en los microcuásares sabemos con certeza que nunca han albergado dos agujeros negros, sino solo uno que captura materia de su estrella compañera, la forma de Z observada por los autores en uno de ellos, denominado GRS 1758-258, no puede ser debida al mecanismo de fusión, y su morfología puede explicarse simplemente mediante interacciones hidrodinámicas en el medio circundante, donde los chorros eyectados por el microcuásar cambian de dirección al chocar con la materia de alrededor.
“Extrapolando este resultado al caso de las radiogalaxias aladas, podemos inferir que un buen número de ellas obtendría su característica forma del mismo modo que el microcuásar, y no mediante la fusión de dos agujeros negros, como se creía hasta ahora. A la luz de este resultado, la tasa de fusión de agujeros negros supermasivos en el universo necesita ser revisada a la baja dado que la presencia de estructuras aladas no garantiza el haber sido fuente de ondas gravitacionales en el pasado. De ese modo, el nivel del fondo de ondas gravitacionales sería más débil de lo que hasta ahora se estimaba”, indica Josep Martí.
Para conseguir este importante resultado, los autores del artículo han tenido que realizar observaciones recientes con uno de los conjuntos de radiotelescopios más sensibles del mundo, el Jansky Very Large Array situado en Nuevo México (EE UU), y combinarlas con todas las observaciones que se han realizado sobre el mismo microcuásar en décadas anteriores.
“Solo uniendo esos datos ha sido posible alcanzar la sensibilidad necesaria para advertir la forma de Z en GRS 1758-258, y deducir de ellas las importantes implicaciones que puede tener, no solo en la magnitud del fondo de ondas gravitacionales, sino en otros campos de esta ciencia como en la astrofísica estelar o en la comprensión de la formación y evolución de galaxias”, señala Josep Martí.
Este estudio supone un hito para la UJA, ya que es la primera investigación liderada por un grupo de la Universidad de Jaén que se publica en una revista del grupo editorial Nature.
Universidad de Jaén
Los datos obtenidos a
mediados de este año han puesto de manifiesto la existencia de una nueva
onda gravitacional que procede de la fusión más pequeña conocida hasta
ahora de dos agujeros negros.
El pasado verano, la colaboración entre Advanced LIGO y Virgo detectaba la presencia de las esquivas ondas gravitacionales. La cuarta señal, denominada GW 170814, fue observada como consecuencia de la colisión de dos agujeros negros durante el catorce de agosto. Pero no fue el único resultado de la observación. Según han informado recientemente, otra onda gravitacional más se descubrió por aquel entonces procedente de la colisión de otros dos agujeros negros.
Una onda llamada GW 170608
Como resultado de la fusión apareció un agujero negro de unas dieciocho veces la masa de nuestro Sol, produciendo la energía equivalente a alrededor de una masa solar que salió despedida como ondas gravitacionales durante la colisión. Por tanto, estamos ante la segunda observación de un choque de estos colosos oscuros desde que LIGO fue actualizado.
Y si se observó hace meses, ¿por qué han tardado tanto en airear el descubrimiento? Según confirmaban en la nota de prensa, su anuncio se retrasó debido al tiempo requerido para analizar los datos procedentes de los tres detectores LIGO-Virgo, es decir, el descubrimiento de la onda conocida como GW 170814, del 14 de agosto, y de la primera detección de la onda GW 170817 del 17 de agosto, procedente de una fusión de un sistema binario de estrellas de neutrones. ¿Se ha debido solo a esto?
Por los pelos
Según explicaban los investigadores, la detección de GW 170608 estuvo a punto de no producirse. Un mes antes de la detección, el mantenimiento de los detectores retuvo la observación durante algunas semanas de más. Durante la preparación de rutina para reducir el ruido (que en la detección de ondas gravitacionales es, sencillamente, enorme), los técnicos sacudieron los espejos principales a determinada frecuencia para analizar las interferencias.
Momentos después pasó a través del interferómetro de Hanford, llegando a Louisiana unos siete milisegundos más tarde, la que ya es la quinta onda gravitacional que hemos detectado. LIGO Livingston informó rápidamente de la posible detección, pero su sistema de detección automática no estaba todavía preparado. Así que esto afectó a la capacidad de LIGO Hanford para analizar automáticamente los datos entrantes. Por suerte, esto no impidió que se registrara la detección.
Así, habiéndose enterado de la detección en Louisiana, los investigadores aún fueron capaces de buscar y encontrar las ondas en los datos registrados después de excluir las frecuencias afectadas por las pruebas. Para esta detección, Virgo todavía estaba en una fase de puesta en marcha; comenzó a tomar datos el 1 de agosto. Todo esto se ha traducido en el retraso para confirmar lo que esperábamos: tenemos otra onda gravitatoria.
Este descubrimiento permitirá a los astrónomos comparar las propiedades de los agujeros negros y su fusión. Los datos extraídos de las observaciones de las ondas GW 170814 y GW170608, con agujeros negros de similar masa, ayudan a completar un vacío entre los diferentes tipos de observaciones de estos colosos oscuros, que normalmente se hacen con rayos X permitiendo que los "astrónomos de ondas gravitacionales" y los "astrónomos electromagnéticos" trabajen en conjunto para aprender sobre el universo.
hipertextual
El pasado verano, la colaboración entre Advanced LIGO y Virgo detectaba la presencia de las esquivas ondas gravitacionales. La cuarta señal, denominada GW 170814, fue observada como consecuencia de la colisión de dos agujeros negros durante el catorce de agosto. Pero no fue el único resultado de la observación. Según han informado recientemente, otra onda gravitacional más se descubrió por aquel entonces procedente de la colisión de otros dos agujeros negros.
Una onda llamada GW 170608
Los "buscadores" de ondas gravitatorias confirmaban ayer la detección de otra onda gravitacional como fruto de la observación realizada a principios de este año. Conocida como GW 170608, esta se habría producido por la fusión de dos agujeros negros relativamente ligeros, de siete y doce veces la masa del Sol, a una distancia de alrededor de mil millones de años luz de la Tierra.
Como resultado de la fusión apareció un agujero negro de unas dieciocho veces la masa de nuestro Sol, produciendo la energía equivalente a alrededor de una masa solar que salió despedida como ondas gravitacionales durante la colisión. Por tanto, estamos ante la segunda observación de un choque de estos colosos oscuros desde que LIGO fue actualizado.
Y si se observó hace meses, ¿por qué han tardado tanto en airear el descubrimiento? Según confirmaban en la nota de prensa, su anuncio se retrasó debido al tiempo requerido para analizar los datos procedentes de los tres detectores LIGO-Virgo, es decir, el descubrimiento de la onda conocida como GW 170814, del 14 de agosto, y de la primera detección de la onda GW 170817 del 17 de agosto, procedente de una fusión de un sistema binario de estrellas de neutrones. ¿Se ha debido solo a esto?
Por los pelos
Según explicaban los investigadores, la detección de GW 170608 estuvo a punto de no producirse. Un mes antes de la detección, el mantenimiento de los detectores retuvo la observación durante algunas semanas de más. Durante la preparación de rutina para reducir el ruido (que en la detección de ondas gravitacionales es, sencillamente, enorme), los técnicos sacudieron los espejos principales a determinada frecuencia para analizar las interferencias.
Momentos después pasó a través del interferómetro de Hanford, llegando a Louisiana unos siete milisegundos más tarde, la que ya es la quinta onda gravitacional que hemos detectado. LIGO Livingston informó rápidamente de la posible detección, pero su sistema de detección automática no estaba todavía preparado. Así que esto afectó a la capacidad de LIGO Hanford para analizar automáticamente los datos entrantes. Por suerte, esto no impidió que se registrara la detección.
Advanced LIGO (MIT)
Así, habiéndose enterado de la detección en Louisiana, los investigadores aún fueron capaces de buscar y encontrar las ondas en los datos registrados después de excluir las frecuencias afectadas por las pruebas. Para esta detección, Virgo todavía estaba en una fase de puesta en marcha; comenzó a tomar datos el 1 de agosto. Todo esto se ha traducido en el retraso para confirmar lo que esperábamos: tenemos otra onda gravitatoria.
Este descubrimiento permitirá a los astrónomos comparar las propiedades de los agujeros negros y su fusión. Los datos extraídos de las observaciones de las ondas GW 170814 y GW170608, con agujeros negros de similar masa, ayudan a completar un vacío entre los diferentes tipos de observaciones de estos colosos oscuros, que normalmente se hacen con rayos X permitiendo que los "astrónomos de ondas gravitacionales" y los "astrónomos electromagnéticos" trabajen en conjunto para aprender sobre el universo.
hipertextual
Por primera vez los científicos han podido observar un mismo fenómeno, la fusión de estrellas de neutrones, con telescopios y «escucharlo» con estas distorsiones del espacio-tiempo. El avance revoluciona la ciencia
Recreación del evento observado con ondas gravitacionales y electromagnéticas- NASA/ESA/HUBBLE
Gabriela González, integrante de LIGO que participó en el primer anuncio de ondas gravitacionales, destacó la importancia del trabajo en equipo: «Esto ha sido fruto del esfuerzo de muchos. Estamos muy orgullosos de la colaboración, en varios países, que lo ha hecho posible». No había precedentes de algo así, y quizás podría marcar una nueva tendencia.
En opinión de Marío Diaz, colaborador de LIGO y director del grupo del centro de Astronomía y Ondas Gravitacionales de la Universidad de Texas, en el Valle de Río Grande (EE.UU.), «aún hay mucho por comprender»: «neceistamos más mediciones y observaciones más precisas. Esa rama de la Astronomía ha alcanzado la mayoría de edad, y ahora debe seguir dando pasos».
Grandes misterios por resolver
Si los resultados presentados este lunes son alucinantes, el futuro es aún más prometedor. Tal como explicó a ABC Stuart Saphiro, miembro de LIGO en la universidad de Illinois y experto en la física de estrellas de neutrones, los avances anunciados este lunes son «el santo Grial de la Astrofísica de múltiples mensajeros». Pero, con el tiempo, Saphiro predijo que llegarán muchas cosas más: «se podrán observar la fusión de agujeros negros supermasivos, más fusiones de estrellas de neutrones y la unión de enanas blancas». Todo esto, añadió, «está estrechamente vinculado con la estructura y la evolución de las galaxias y toda la cosmología».
Tal como recordó Shoemaker, todo esto podría resolver algunas grandes preguntas relacionadas con la materia y la energía oscuras. En cuestión de décadas, quizás la sensibilidad y los nuevos observatorios podrán incluso captar las ondas gravitacionales de fondo dejadas por el nacimiento del Big Bang. Esto, de momento, es ciencia ficción. Pero mucho más cerca del Big Bang, en el tiempo y en el espacio, las ondas gravitacionales han comenzado una nueva era. Aliadas con las ondas electromagnéticas y gracias al esfuerzo colaborativo de astrónomos de todo el mundo, la ciencia acaba de dar un salto histórico para desvelar los secretos del Universo. Quién sabe cómo transformará esto el conocimiento y la tecnología humanas.
Corrección, 26 de octubre de 2017: En una versión anterior se dijo que el anuncio realizado en febrero de 2016 correspondía a la primera detección de una onda gravitacional, pero en realidad esto corresponde a la primera detección directa. La primera evidencia experimental de ondas gravitacionales es anterior. En 1978 el científico Joseph H. Taylor Jr. obtuvo pruebas de que los cambios en el período orbital de un púlsar binario concordaban con lo predicho por la Relatividad de Einstein, y según la cual las variaciones en el movimiento se debían a la emisión de ondas gravitacionales. La buena concordancia entre los valores observados y los calculados teóricamente se consideraron como una prueba indirecta de la existencia de ondas gravitacionales. Estos avances le valieron a Russell A. Hulse y Joseph H. Taylor, Jr, el premio Nobel de Física en el año 1993 por el descubrimiento de un nuevo tipo de púlsar, y por las posibilidades que esto abrió en el estudio de la gravitación.
ABC
El anuncio de la primera detección de ondas gravitacionales, ocurrido en febrero de 2016, fue histórico. Por primera vez se confirmó directamente que estas distorsiones del espacio-tiempo predichas por la Relatividad de Einstein eran una realidad. Por primera vez se comprobó que la tecnología era tan refinada como poder captar unas señales tan sutiles como estas y que, por tanto, ahora podía estudiarse el Universo a través de ellas en vez de con las ondas electromagnéticas (luz, rayos X o gamma), como siempre se ha hecho. Desde entonces, no solo se puede ver el Universo, también se puede «escuchar». Gracias a eso se han detectado hasta el momento la fusión de agujeros negros binarios en cuatro ocasiones, y se ha comenzado a vislumbrar que son más abundantes de lo esperado.
Este lunes, ha ocurrido otro avance tan importante como la primera detección. Los científicos han logrado observar con telescopios y «escuchar» con ondas gravitacionales una misma fuente: en concreto, un evento de fusión de estrellas de neutrones situado en una galaxia «cercana», a 130 millones de años luz. Más de 70 observatorios astronómicos terrestres y espaciales y más de 3.500 científicos de todo el globo han observado esta fusión cuyas ondas gravitacionales se han captado. Gracias a esto se han hecho múltiples descubrimientos relacionados con aspectos muy variados, como el comportamiento de la materia, la generación de átomos pesados en el espacio, el origen de los estallidos de rayos gamma o la tasa de expansión del Universo. Este es hasta ahora uno de los eventos astrofísicos más observados e inaugura una nueva era en la astronomía que durante las próximas décadas se sumergirá en los misterios del Universo. Todos ellos se resumen en una colección de ocho artículos publicados en Physical Review Letters y Nature, y que darán lugar a decenas más en las próximas semanas, meses y años.
Una nueva era en la Astrofísica
En opinión de Alicia Sintes, profesora del grupo de Relatividad y Gravitación de la Universidad de las Islas Baleares (UIB) y miembro de la colaboración de LIGO que ha participado en estas investigaciones, este es un «hito histórico que marca el comienzo de la astrofísica de múltiples mensajeros». Y añadió: «Este va a ser uno de los eventos más estudiados de la Astrofísica, no hay precedentes. Habrá montones de artículos, y uno de ellos reunirá a 3.500 autores».
Comienza la odisea
La historia de este relevante hallazgo se remonta al 17 de agosto de este año. Pasaban cuatro segundos de las 14.41 (hora española) cuando los dos instrumentos detectores que componen el LIGO, y que están situados en Livingston (Luisiana) y Hanford (Washington), captaron una posible señal de ondas gravitacionales procedentes de la galaxia GW170817, a 130 millones de años luz de la Tierra. Gracias al observatorio de ondas gravitacionales europeo, Virgo, que recientemente había comenzado a operar, pronto se pudo afinar la localización de la fuente de las ondas.
Dos segundos después de la detección de la señal de ondas gravitacionales, el telescopio espacial Fermi captó un estallido de rayos gamma. Los sistemas automáticos consideraron que se estaba ante algo potencialmente interesante y lanzaron una alerta para observatorios a lo largo y ancho del planeta.
Una aguja en un pajar de 50 galaxias
Las ondas gravitacionales permitieron estimar la distancia de la fuente, su masa aproximada y acotar la zona en la que podía estar. A diferencia de lo observado hasta ahora en agujeros negros, donde las ondas apenas duraban un par de segundos, en esta ocasión la onda duró 100 segundos, era más sutil y parecía provenir de una masa similar a 1.1 o 1.6 soles, muy por debajo del tamaño de los agujeros negros detectados antes. «Inmediatamente nos pareció que la fuente podía tratarse de estrellas de neutrones», dijo Shoemaker.
Durante este evento de fusión, las estrellas de neutrones se desgarran. Son objetos extremadamente densos (casi tanto como pueden ser antes de que la materia no soporte la presión y acabe desmoronándose para generar un agujero negro). Se puede decir, sin exagerar, que las estrellas de neutrones son núcleos atómicos inmensos, prácticamente compuestos solo por neutrones. En esta ocasión, las estrellas tenían un diámetro de cerca de 20 kilómetros y una masa equivalente a 1,1 o 1,6 soles. Esto implica que una cucharilla de té con material de una de las estrellas pesaría mil millones de toneladas.
Gracias a las coordenadas dadas por LIGO y Virgo, una gran cantidad de observatorios comenzaron a buscar un punto luminoso en torno a 50 posibles galaxias, como si se tratara de una búsqueda de una aguja en un pajar de magnitudes cósmicas.
Los científicos están sorprendidos por la suerte que han tenido. Esperaban observar este fenómeno a lo largo de esta década, pero no tan pronto y con esta claridad. Gracias a que han estado preparados, han podido ver con nitidez como la fusión de estrella de neutrones desnudaba poco a poco sus secretos. En primer lugar, la fusión emitió un estallido de rayos gamma, lo que ha permitido hacer cálculos para confirmar las predicciones de la Relatividad y confirmar que este evento es origen de los estallidos de rayos gamma (GRBs) de corta duración.
Con el paso de las horas, las semanas e incluso los meses, el evento de fusión siguió emitiendo otras formas de radiación electromagnética que transportaban información sobre distintos aspectos del fenómeno. Primero llegaron los rayos X, luego los ultravioleta, luego la luz visible, luego el infrarrojo y, por último, las ondas de radio. Todo este viaje por el espectro electromagnético ha sido un «regalo» increíble para los científicos.
Gracias a esto, se ha podido observar las consecuencias predichas antes que tiene una «kilonova», un evento nunca antes observado con claridad. En concreto, se han visto las consecuencias de la expulsión del material de las estrellas a enormes velocidades y la consecuente liberación de radiación electromagnética. También se ha observado en funcionamiento del «proceso-r», un fenómeno que provoca la fusión de átomos y genera elementos químicos más pesados que el hierro. De hecho, los científicos han captado allí platino y oro, y así han podido aportar nuevos conocimientos para explicar cómo surgen los elementos pesados en el Universo, cuyo origen también está relacionado con las supernovas.
Este lunes, ha ocurrido otro avance tan importante como la primera detección. Los científicos han logrado observar con telescopios y «escuchar» con ondas gravitacionales una misma fuente: en concreto, un evento de fusión de estrellas de neutrones situado en una galaxia «cercana», a 130 millones de años luz. Más de 70 observatorios astronómicos terrestres y espaciales y más de 3.500 científicos de todo el globo han observado esta fusión cuyas ondas gravitacionales se han captado. Gracias a esto se han hecho múltiples descubrimientos relacionados con aspectos muy variados, como el comportamiento de la materia, la generación de átomos pesados en el espacio, el origen de los estallidos de rayos gamma o la tasa de expansión del Universo. Este es hasta ahora uno de los eventos astrofísicos más observados e inaugura una nueva era en la astronomía que durante las próximas décadas se sumergirá en los misterios del Universo. Todos ellos se resumen en una colección de ocho artículos publicados en Physical Review Letters y Nature, y que darán lugar a decenas más en las próximas semanas, meses y años.
Una nueva era en la Astrofísica
«Esta observación representa el nacimiento de la astrofísica de múltiples mensajeros», ha dicho a ABC Barry Barish, reciente premio Nobel de Física por el descubrimiento de las ondas gravitacionales, para referirse a una nueva disciplina en la que se observarán con ondas electromagnéticas objetos cuyas ondas gravitacionales se «escuchan». «Gracias a esto se han hecho muchos diferentes descubrimientos, como establecer el origen de los estallidos de rayos gamma (GRBs, en inglés), nuevas e independientes medidas de la constante de Hubble o estudiar las estrellas de neutrones con solo los datos de las ondas gravitacionales».
Simulaciones obtenidas con datos de la fusión observada- LIGO
«Este avance es de extrema importancia», explicó a ABC David Shoemaker, portavoz de la colaboración científica de LIGO, el Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales que está situado en Estados Unidos, con cuyos dos detectores se captaron estas señales del espacio-tiempo por primera vez. «El hecho de tener un nuevo mensajero para llevar información cambia mucho lo que podemos conseguir. Es mucho más que tener muchos telescopios, ahora tenemos otro tipo de información».
En opinión de Alicia Sintes, profesora del grupo de Relatividad y Gravitación de la Universidad de las Islas Baleares (UIB) y miembro de la colaboración de LIGO que ha participado en estas investigaciones, este es un «hito histórico que marca el comienzo de la astrofísica de múltiples mensajeros». Y añadió: «Este va a ser uno de los eventos más estudiados de la Astrofísica, no hay precedentes. Habrá montones de artículos, y uno de ellos reunirá a 3.500 autores».
El evento, observado por el Hubble- HUBBLE SPACE TELESCOPE
Aunque muy por detrás de lo que es habitual en los grandes descubrimientos en física de partículas, en los que participa por ejemplo el gran acelerador de partículas (LHC), en esta ocasión las ondas gravitacionales han reunido a físicos y astrónomos de todo el planeta en torno a un mismo fenómeno de la naturaleza. Es sin duda un triunfo del trabajo en equipo.
Comienza la odisea
La historia de este relevante hallazgo se remonta al 17 de agosto de este año. Pasaban cuatro segundos de las 14.41 (hora española) cuando los dos instrumentos detectores que componen el LIGO, y que están situados en Livingston (Luisiana) y Hanford (Washington), captaron una posible señal de ondas gravitacionales procedentes de la galaxia GW170817, a 130 millones de años luz de la Tierra. Gracias al observatorio de ondas gravitacionales europeo, Virgo, que recientemente había comenzado a operar, pronto se pudo afinar la localización de la fuente de las ondas.
Dos segundos después de la detección de la señal de ondas gravitacionales, el telescopio espacial Fermi captó un estallido de rayos gamma. Los sistemas automáticos consideraron que se estaba ante algo potencialmente interesante y lanzaron una alerta para observatorios a lo largo y ancho del planeta.
Los puntos representan los 70 observatorios astronómicos y los tres detectores de ondas gravitacionales que han participado en el hallazgo- LIGO
Una aguja en un pajar de 50 galaxias
Las ondas gravitacionales permitieron estimar la distancia de la fuente, su masa aproximada y acotar la zona en la que podía estar. A diferencia de lo observado hasta ahora en agujeros negros, donde las ondas apenas duraban un par de segundos, en esta ocasión la onda duró 100 segundos, era más sutil y parecía provenir de una masa similar a 1.1 o 1.6 soles, muy por debajo del tamaño de los agujeros negros detectados antes. «Inmediatamente nos pareció que la fuente podía tratarse de estrellas de neutrones», dijo Shoemaker.
Durante este evento de fusión, las estrellas de neutrones se desgarran. Son objetos extremadamente densos (casi tanto como pueden ser antes de que la materia no soporte la presión y acabe desmoronándose para generar un agujero negro). Se puede decir, sin exagerar, que las estrellas de neutrones son núcleos atómicos inmensos, prácticamente compuestos solo por neutrones. En esta ocasión, las estrellas tenían un diámetro de cerca de 20 kilómetros y una masa equivalente a 1,1 o 1,6 soles. Esto implica que una cucharilla de té con material de una de las estrellas pesaría mil millones de toneladas.
Gracias a las coordenadas dadas por LIGO y Virgo, una gran cantidad de observatorios comenzaron a buscar un punto luminoso en torno a 50 posibles galaxias, como si se tratara de una búsqueda de una aguja en un pajar de magnitudes cósmicas.
Los científicos están sorprendidos por la suerte que han tenido. Esperaban observar este fenómeno a lo largo de esta década, pero no tan pronto y con esta claridad. Gracias a que han estado preparados, han podido ver con nitidez como la fusión de estrella de neutrones desnudaba poco a poco sus secretos. En primer lugar, la fusión emitió un estallido de rayos gamma, lo que ha permitido hacer cálculos para confirmar las predicciones de la Relatividad y confirmar que este evento es origen de los estallidos de rayos gamma (GRBs) de corta duración.
Con el paso de las horas, las semanas e incluso los meses, el evento de fusión siguió emitiendo otras formas de radiación electromagnética que transportaban información sobre distintos aspectos del fenómeno. Primero llegaron los rayos X, luego los ultravioleta, luego la luz visible, luego el infrarrojo y, por último, las ondas de radio. Todo este viaje por el espectro electromagnético ha sido un «regalo» increíble para los científicos.
Con el paso del tiempo se captaron distintas formas de radiación electromagnética- LIGO
Gracias a esto, se ha podido observar las consecuencias predichas antes que tiene una «kilonova», un evento nunca antes observado con claridad. En concreto, se han visto las consecuencias de la expulsión del material de las estrellas a enormes velocidades y la consecuente liberación de radiación electromagnética. También se ha observado en funcionamiento del «proceso-r», un fenómeno que provoca la fusión de átomos y genera elementos químicos más pesados que el hierro. De hecho, los científicos han captado allí platino y oro, y así han podido aportar nuevos conocimientos para explicar cómo surgen los elementos pesados en el Universo, cuyo origen también está relacionado con las supernovas.
Recreación del evento observado con ondas gravitacionales y electromagnéticas- NASA/ESA/HUBBLE
Esta gran observación de múltiples mensajeros, ondas electromagnéticas y ondas gravitacionales, también ha permitido aprender mucho sobre el funcionamiento de las estrellas de neutrones. Además, se han hecho medidas interesantes para comprender con qué velocidad se expande el Universo: de hecho, por primera vez se han hecho cálculos independientes, sin telescopios, de qué valor tiene la constante de Hubble, ese parámetro que mide la tasa de expansión del cosmos.
Gabriela González, integrante de LIGO que participó en el primer anuncio de ondas gravitacionales, destacó la importancia del trabajo en equipo: «Esto ha sido fruto del esfuerzo de muchos. Estamos muy orgullosos de la colaboración, en varios países, que lo ha hecho posible». No había precedentes de algo así, y quizás podría marcar una nueva tendencia.
En opinión de Marío Diaz, colaborador de LIGO y director del grupo del centro de Astronomía y Ondas Gravitacionales de la Universidad de Texas, en el Valle de Río Grande (EE.UU.), «aún hay mucho por comprender»: «neceistamos más mediciones y observaciones más precisas. Esa rama de la Astronomía ha alcanzado la mayoría de edad, y ahora debe seguir dando pasos».
Grandes misterios por resolver
Si los resultados presentados este lunes son alucinantes, el futuro es aún más prometedor. Tal como explicó a ABC Stuart Saphiro, miembro de LIGO en la universidad de Illinois y experto en la física de estrellas de neutrones, los avances anunciados este lunes son «el santo Grial de la Astrofísica de múltiples mensajeros». Pero, con el tiempo, Saphiro predijo que llegarán muchas cosas más: «se podrán observar la fusión de agujeros negros supermasivos, más fusiones de estrellas de neutrones y la unión de enanas blancas». Todo esto, añadió, «está estrechamente vinculado con la estructura y la evolución de las galaxias y toda la cosmología».
Tal como recordó Shoemaker, todo esto podría resolver algunas grandes preguntas relacionadas con la materia y la energía oscuras. En cuestión de décadas, quizás la sensibilidad y los nuevos observatorios podrán incluso captar las ondas gravitacionales de fondo dejadas por el nacimiento del Big Bang. Esto, de momento, es ciencia ficción. Pero mucho más cerca del Big Bang, en el tiempo y en el espacio, las ondas gravitacionales han comenzado una nueva era. Aliadas con las ondas electromagnéticas y gracias al esfuerzo colaborativo de astrónomos de todo el mundo, la ciencia acaba de dar un salto histórico para desvelar los secretos del Universo. Quién sabe cómo transformará esto el conocimiento y la tecnología humanas.
Corrección, 26 de octubre de 2017: En una versión anterior se dijo que el anuncio realizado en febrero de 2016 correspondía a la primera detección de una onda gravitacional, pero en realidad esto corresponde a la primera detección directa. La primera evidencia experimental de ondas gravitacionales es anterior. En 1978 el científico Joseph H. Taylor Jr. obtuvo pruebas de que los cambios en el período orbital de un púlsar binario concordaban con lo predicho por la Relatividad de Einstein, y según la cual las variaciones en el movimiento se debían a la emisión de ondas gravitacionales. La buena concordancia entre los valores observados y los calculados teóricamente se consideraron como una prueba indirecta de la existencia de ondas gravitacionales. Estos avances le valieron a Russell A. Hulse y Joseph H. Taylor, Jr, el premio Nobel de Física en el año 1993 por el descubrimiento de un nuevo tipo de púlsar, y por las posibilidades que esto abrió en el estudio de la gravitación.
ABC
Las ondas gravitacionales revelan sus orígenes
Cuando los agujeros
negros chocan entre sí, provocan un fenómeno tan violento que su eco es
capaz de llegarnos miles de millones de años después a través de ondas
gravitacionales. El análisis de estas señales nos permite saber cómo
nacieron estos gigantes del cosmos. Dos premios Nobel de Física de este
año avanzan a Sinc lo que llegaremos a conocer sobre estos misteriosos
cuerpos en los próximos años.
Si hay un evento violento en el cosmos, de una intensidad tal que su eco es capaz de viajar por el espacio y el tiempo y llegarnos miles de millones de años después, es la fusión de dos agujeros negros. Junto a la energía y la materia oscura, estos gigantes son los elementos más misteriosos del cosmos. Las ondas gravitacionales que hoy somos capaces de captar desde la Tierra –y que predijo Albert Einstein– son producto de ese cataclismo.
Estas mensajeras siderales parecen demostrar la existencia de los agujeros negros, y no solo eso: nos dan información sobre la fusión y sobre lo que ocurrió antes. Gracias a ellas sabemos que a la tormenta cósmica le precedió la calma y que los gigantes del cosmos seguían una danza muy particular.
En un estudio dirigido por la Universidad de Birmingham (Reino Unido) y publicado en la revista Nature, los investigadores han averiguado cómo giraban sobre su propio eje cuatro parejas de agujeros negros. Para ello, han analizado cuatro ondas gravitacionales, tres detectadas en 2015 (GW150914, LVT151012 –que fue una candidata a onda gravitacional– y GW151226) y una en 2017 (GW170104). Una nueva onda registrada el pasado mes de agosto no pudo incluirse en los análisis, porque se observó después de la publicación del estudio.
Los resultados revelan que en los cuatro sistemas binarios analizados, el eje de giro de los agujeros no se orientaba en la misma dirección que el eje de la órbita, por lo que estaban desalineados. Este dato aporta información sobre cómo se formaron.
Existen dos teorías principales. Una implica que ambos agujeros se crearan a partir de parejas de estrellas que nacieron juntas. La otra, que lo hicieran por separado, fruto de estrellas colapsadas. En el primer caso, los giros de los agujeros negros estarían alineados, al contrario que en el segundo caso. Los investigadores apuntan a que los cuatro sistemas analizados se crearon siguiendo la segunda teoría.
Las apuestas de los Nobel
Dos de los tres premios Nobel de Física de este año –galardonados por su contribución en la detección de las ondas gravitacionales– comparten con Sinc lo que esperan averiguar de los agujeros negros en los próximos años.
Quienes hayan visto la película Interestellar (2014) recordarán el agujero negro Gargantúa. Para recrearlo de la manera más fiel posible, su director, Christopher Nolan, tuvo como asesor científico al físico Kip S. Thorne, que también fue productor ejecutivo de la cinta.
Thorne ha sido otro de los tres galardonados con el último Nobel de Física. “Las simulaciones por ordenador de las colisiones de agujeros negros han mostrado que este choque crea una especie de tormenta en la estructura del espacio-tiempo, donde la forma del espacio y la velocidad del tiempo oscilan salvajemente y los vórtices del espacio en torsión luchan entre sí. Esta tormenta produce las ondas gravitatorias que hemos observado”, describe el profesor de Física Teórica en el Instituto de Tecnología de California (EEUU).
Para obtener conclusiones más sólidas de la formación de estos cuerpos, los autores del estudio de Nature apuntan a que no harán falta muchas más detecciones. Con unas diez adicionales sería suficiente, algo impensable hace solo unos años.
Todas las ondas gravitacionales analizadas fueron detectadas por la colaboración científica LIGO, un observatorio formado por dos detectores ubicados en EE UU. Ambos cuentan con largos interferómetros que, en condiciones de vacío, son capaces de detectar los movimientos de las escurridizas ondas.
El Grupo de Relatividad y Gravitación de la Universitat de les Illes Balears forma parte de LIGO. Uno de sus miembros, Sascha Husa, aplaude las conclusiones del artículo. “Estoy de acuerdo con que con un número adicional de observaciones que no sea muy grande, diez o algo más, vamos a entender mejor cómo se forman los agujeros negros que hemos visto hasta ahora”, afirma a Sinc.
En busca de cuerpos más masivos
Lo que les llama la atención a los expertos es que las cuatro parejas de agujeros negros analizadas parecen haber surgido de la misma manera, de forma separada en cúmulos estelares. “Es sorprendente y habrá que esperar a tener más datos para ver cómo son las demás”, mantiene Emparan.
Dentro de unos doce meses, cuando arranque el tercer ciclo de observaciones de LIGO, al que se ha unido la colaboración científica europea Virgo, obtendremos mucha más información sobre cómo se formaron estos cuerpos.
Los analizados hasta ahora a Husa le parece que son “un poco aburridos”, como comenta entre risas. El astrofísico espera poder detectar en los próximos años agujeros un poco más interesantes, con giros mayores, masas más grandes y más exóticos. Su sueño es descubrir uno que llegue a tener más de cien masas solares, más del triple de los registrados hasta ahora.
Los nuevos cazadores de ondas
SINC
Si hay un evento violento en el cosmos, de una intensidad tal que su eco es capaz de viajar por el espacio y el tiempo y llegarnos miles de millones de años después, es la fusión de dos agujeros negros. Junto a la energía y la materia oscura, estos gigantes son los elementos más misteriosos del cosmos. Las ondas gravitacionales que hoy somos capaces de captar desde la Tierra –y que predijo Albert Einstein– son producto de ese cataclismo.
Estas mensajeras siderales parecen demostrar la existencia de los agujeros negros, y no solo eso: nos dan información sobre la fusión y sobre lo que ocurrió antes. Gracias a ellas sabemos que a la tormenta cósmica le precedió la calma y que los gigantes del cosmos seguían una danza muy particular.
Sabemos que a la tormenta cósmica le precedió la calma y que los gigantes del cosmos seguían una danza muy particular
En un estudio dirigido por la Universidad de Birmingham (Reino Unido) y publicado en la revista Nature, los investigadores han averiguado cómo giraban sobre su propio eje cuatro parejas de agujeros negros. Para ello, han analizado cuatro ondas gravitacionales, tres detectadas en 2015 (GW150914, LVT151012 –que fue una candidata a onda gravitacional– y GW151226) y una en 2017 (GW170104). Una nueva onda registrada el pasado mes de agosto no pudo incluirse en los análisis, porque se observó después de la publicación del estudio.
Los resultados revelan que en los cuatro sistemas binarios analizados, el eje de giro de los agujeros no se orientaba en la misma dirección que el eje de la órbita, por lo que estaban desalineados. Este dato aporta información sobre cómo se formaron.
Existen dos teorías principales. Una implica que ambos agujeros se crearan a partir de parejas de estrellas que nacieron juntas. La otra, que lo hicieran por separado, fruto de estrellas colapsadas. En el primer caso, los giros de los agujeros negros estarían alineados, al contrario que en el segundo caso. Los investigadores apuntan a que los cuatro sistemas analizados se crearon siguiendo la segunda teoría.
“Parecen ser agujeros negros que se han formado por separado, en un cúmulo estelar denso, con muchas estrellas y que después, a lo largo del tiempo, han ido cayendo hacia el centro del cúmulo, donde ambos se han encontrado y se han fusionado”, explica a Sinc Roberto Emparan, investigador del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona y profesor de investigación ICREA.
Las apuestas de los Nobel
Dos de los tres premios Nobel de Física de este año –galardonados por su contribución en la detección de las ondas gravitacionales– comparten con Sinc lo que esperan averiguar de los agujeros negros en los próximos años.
“Aprenderemos mucho: cómo se distribuyen sus masas, cuánto giran sobre su eje o si obedecen realmente a las ecuaciones de Einstein”, enumera Rainer Weiss, profesor emérito del departamento de Física del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).
“Podremos saber si se formaron por el colapso de una estrella, en cúmulos globulares o en las estrellas creadas tras el Big Bang”, imagina el Nobel Rainer Weiss
“También podremos saber cómo se formaron: por el colapso de una estrella, en cúmulos globulares estelares, en las mismas estrellas creadas tras la explosión cósmica en la que empezó todo o, posiblemente, si se crearon antes de la gran explosión, en la que hubieran sido fundamentales”, añade el nobel.
Quienes hayan visto la película Interestellar (2014) recordarán el agujero negro Gargantúa. Para recrearlo de la manera más fiel posible, su director, Christopher Nolan, tuvo como asesor científico al físico Kip S. Thorne, que también fue productor ejecutivo de la cinta.
Thorne ha sido otro de los tres galardonados con el último Nobel de Física. “Las simulaciones por ordenador de las colisiones de agujeros negros han mostrado que este choque crea una especie de tormenta en la estructura del espacio-tiempo, donde la forma del espacio y la velocidad del tiempo oscilan salvajemente y los vórtices del espacio en torsión luchan entre sí. Esta tormenta produce las ondas gravitatorias que hemos observado”, describe el profesor de Física Teórica en el Instituto de Tecnología de California (EEUU).
Diez fusiones más“La excelente concordancia de las formas de onda predichas y las observadas confirma que esta tormenta realmente ocurrió, como en las simulaciones”, destaca Thorne.
Para obtener conclusiones más sólidas de la formación de estos cuerpos, los autores del estudio de Nature apuntan a que no harán falta muchas más detecciones. Con unas diez adicionales sería suficiente, algo impensable hace solo unos años.
“La estimación tradicional calculaba que harían falta los datos de cientos de fusiones binarias para saber cómo eran los sistemas”, recuerda a Sinc Steinn Sigurðsson, del departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad Estatal de Pensilvania (EE UU).
“Este estudio muestra que con técnicas estadísticas más sofisticadas se necesitarán muchos menos eventos; unos diez serían suficientes”, comenta el astrofísico, que analiza el estudio en otro artículo de la revista.
Todas las ondas gravitacionales analizadas fueron detectadas por la colaboración científica LIGO, un observatorio formado por dos detectores ubicados en EE UU. Ambos cuentan con largos interferómetros que, en condiciones de vacío, son capaces de detectar los movimientos de las escurridizas ondas.
El Grupo de Relatividad y Gravitación de la Universitat de les Illes Balears forma parte de LIGO. Uno de sus miembros, Sascha Husa, aplaude las conclusiones del artículo. “Estoy de acuerdo con que con un número adicional de observaciones que no sea muy grande, diez o algo más, vamos a entender mejor cómo se forman los agujeros negros que hemos visto hasta ahora”, afirma a Sinc.
Con solo diez observaciones más, podremos entender cómo se forman los agujeros negros vistos hasta ahora
En busca de cuerpos más masivos
Lo que les llama la atención a los expertos es que las cuatro parejas de agujeros negros analizadas parecen haber surgido de la misma manera, de forma separada en cúmulos estelares. “Es sorprendente y habrá que esperar a tener más datos para ver cómo son las demás”, mantiene Emparan.
Dentro de unos doce meses, cuando arranque el tercer ciclo de observaciones de LIGO, al que se ha unido la colaboración científica europea Virgo, obtendremos mucha más información sobre cómo se formaron estos cuerpos.
Los analizados hasta ahora a Husa le parece que son “un poco aburridos”, como comenta entre risas. El astrofísico espera poder detectar en los próximos años agujeros un poco más interesantes, con giros mayores, masas más grandes y más exóticos. Su sueño es descubrir uno que llegue a tener más de cien masas solares, más del triple de los registrados hasta ahora.
“Las observaciones de muchas colisiones de agujeros negros nos darán información estadística que ayudará a los astrofísicos a descubrir cómo se formaron estos objetos sorprendentemente pesados”, sostiene Thorne. Las ondas gravitacionales serán las mejores mensajeras para desvelar estos misterios que viajan por el espacio y el tiempo.
Los nuevos cazadores de ondas
Además de las colaboraciones científicas LIGO-Virgo, en los próximos años nuevos dispositivos detectarán ondas gravitacionales desde la Tierra y el espacio.
-KAGRA. Este detector ubicado en la mina de Kamioka (Japón) está compuesto por dos brazos de tres kilómetros de longitud. “Se basa en la criogenización, temperaturas muy bajas para eliminar vibraciones térmicas y está situado en una mina subterránea para eliminar el ruido sísmico”, resume Emparan. Tras varios retrasos, está previsto que empiece a funcionar en 2018.
-INDIGO. Situado en la India, su diseño será similar al de los detectores LIGO de Estados Unidos, su principal socio. El proyecto ha sido aprobado por el gobierno indio pero, de momento, se desconoce cuándo estará operativo.
-LISA. En torno al 2034, la Agencia Espacial Europea enviará al espacio a la misión LISA, un observatorio de ondas gravitacionales que tratará de captarlas con una gran precisión. Para probar sus herramientas antes, la ESA lanzó en diciembre de 2015 una misión previa, la LISA Pathfinder, que cuenta con participación española.
-KAGRA. Este detector ubicado en la mina de Kamioka (Japón) está compuesto por dos brazos de tres kilómetros de longitud. “Se basa en la criogenización, temperaturas muy bajas para eliminar vibraciones térmicas y está situado en una mina subterránea para eliminar el ruido sísmico”, resume Emparan. Tras varios retrasos, está previsto que empiece a funcionar en 2018.
-INDIGO. Situado en la India, su diseño será similar al de los detectores LIGO de Estados Unidos, su principal socio. El proyecto ha sido aprobado por el gobierno indio pero, de momento, se desconoce cuándo estará operativo.
-LISA. En torno al 2034, la Agencia Espacial Europea enviará al espacio a la misión LISA, un observatorio de ondas gravitacionales que tratará de captarlas con una gran precisión. Para probar sus herramientas antes, la ESA lanzó en diciembre de 2015 una misión previa, la LISA Pathfinder, que cuenta con participación española.
SINC
En agosto de 2017,
los detectores LIGO-Virgo registraron unas ondas gravitacionales muy
diferentes a las que los científicos estaban acostumbrados: iban
acompañadas por luz. Apoyados por más de setenta observatorios
terrestres y espaciales, los investigadores acaban de revelar que las
señales procedían de la fusión de dos estrellas de neutrones, la primera
detectada en la historia.
Como si de una operación militar se tratase, un ejército formado por más de 3.500 científicos de todo el mundo, apoyados por tierra y aire por decenas de telescopios, ha cumplido con una misión: averiguar de dónde procedían las extrañas ondas gravitacionales registradas el pasado 17 de agosto por los dos detectores LIGO, en EE UU. La respuesta ha sido espectacular: son fruto del choque entre dos estrellas de neutrones, las más pequeñas y densas conocidas. Es la primera vez en la historia que se detecta este fenómeno.
Las ondas gravitacionales –perturbaciones en el espacio-tiempo predichas por Einstein– ya se habían detectado antes en cuatro fusiones de agujeros negros. Pero nada más ver la nueva señal –llamada GW170817–, los científicos se dieron cuenta de que respondía a un evento muy distinto: una emisión de radiación electromagnética la acompañaba. No podía tratarse de otra colisión de agujeros negros, que no emiten luz. El origen de esta nueva onda era un misterio.
Tras semanas de duro trabajo y en medio de un secretismo digno de una agencia de espionaje, la operación científica ha dado sus frutos. El cataclismo de las estrellas de neutrones se asoció a una espectacular erupción de rayos gamma en una galaxia situada a 130 millones de años luz, llamada NGC 4993.
Uno de los muchos científicos españoles que ha participado en el descubrimiento, José Antonio Font, lo califica como “histórico”. Las intensas jornadas de trabajo estos dos meses le han impedido tomarse un solo día libre. “He tenido que dejar mi vida aparcada un poco, pero merece la pena”, bromea a Sinc el investigador principal del Grupo Virgo de la Universidad de Valencia.
Desde el Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA (EEUU), Eleonora Troja no esperaba detectar algo así tan pronto –la colaboración científica LIGO lleva funcionando apenas dos años desde su última renovación–. “Ni en mis mejores sueños pensé que íbamos a obtener estos resultados en el primer intento”.
Muy diferente a los agujeros negros
Los datos registrados por LIGO revelaban que los objetos que han generado esta nueva señal no eran tan grandes como los agujeros y su masa oscilaba entre 1,1 y 1,6 veces la del Sol, medidas que concordaban con las de las estrellas de neutrones. Estos objetos, que se forman con la explosión de supernovas, tienen unos 20 kilómetros de diámetro. Además, la señal duró más tiempo que la registrada en eventos anteriores (unos 100 segundos).
Desde Italia, la colaboración científica Virgo cogió el testigo de LIGO y precisó más la posición de la colisión con su otro detector: la señal procedía de una región relativamente pequeña del cielo del hemisferio sur.
Lo más luminoso tras el Big Bang
Las observaciones revelaron que las ondas gravitacionales fueron producidas por dos estrellas de neutrones en órbita espiral. Las estrellas de masa media que mueren como supernovas originan este tipo de objetos tremendamente densos. Solo una cucharadita de su material equivale a una masa de unos mil millones de toneladas.
Hace unos 130 millones de años, ambas estrellas se encontraban en sus últimas órbitas espirales, separadas unos 300 kilómetros. A medida que giraban más rápido y se iban acercando más, se deformaron y distorsionaron el espacio-tiempo de alrededor, emitiendo energía en forma de ondas gravitacionales antes de chocar entre sí.
En el momento de la colisión, la mayor parte de las dos estrellas de neutrones se fusionaron en un objeto muy denso y a la vez emitieron una especie de bola de fuego de rayos gamma. “Después del Big Bang, no hay nada tan luminoso como estas erupciones”, detalla Font.
Por primera vez, los investigadores han detectado una kilonova, el proceso en el que el material que queda tras la colisión es expulsado hacia afuera. Las observaciones ópticas muestran que elementos pesados como el plomo y el oro se crean en estas colisiones y se distribuyen por todo el universo.
La detección simultánea de las diferentes señales que nos han llegado de la colisión, tanto las ondas gravitacionales como las electromagnéticas –lo que los físicos llaman mensajeros–, inaugura una nueva era en la astrofísica. Así lo expresa Stefano Covino, que también ha colaborado en el descubrimiento. “Se abre un abanico nuevo de posibilidades para que los investigadores de hoy estudien el universo”, sostiene este investigador del Instituto Nacional de Astrofísica de Merate (Italia).
VÍDEO: En paralelo, las señales que llegaron a LIGO y al telescopio espacial Fermi.
Los únicos mensajeros que no se han conseguido detectar han sido los escurridizos neutrinos, que se cree que podrían formarse en fusiones de este tipo. Sin embargo, los diferentes aparatos que los buscan desde la Tierra no han encontrado ninguna señal asociada a la colisión registrada hace dos meses.
Lo que sí han podido registrar es la constante de Hubble, una medida sobre la velocidad a la que se expande el universo muy útil para la cosmología. Este y otros hallazgos se publicarán desde hoy en Nature, Physical Review Letters y en una larga lista de publicaciones. “Probablemente se va a convertir en el evento astronómico que más estudios tenga en la historia de la astrofísica”, pronostica Font. “Nos va a dar trabajo muchísimos años”, añade.
Tanta información con una sola colisión ha sido una sorpresa para los miles de investigadores que participan en el proyecto. Con un único evento han sido capaces de contrastar teorías que otras generaciones de astrofísicos formularon cuando ellos eran niños.
El descubrimiento del año
SINC
Como si de una operación militar se tratase, un ejército formado por más de 3.500 científicos de todo el mundo, apoyados por tierra y aire por decenas de telescopios, ha cumplido con una misión: averiguar de dónde procedían las extrañas ondas gravitacionales registradas el pasado 17 de agosto por los dos detectores LIGO, en EE UU. La respuesta ha sido espectacular: son fruto del choque entre dos estrellas de neutrones, las más pequeñas y densas conocidas. Es la primera vez en la historia que se detecta este fenómeno.
Esta imagen de una visualización
animada muestra la fusión de dos estrellas de neutrones en órbita. A la
derecha, una visualización de la materia de las estrellas de neutrones. A
la izquierda se muestra cómo se distorsiona el espacio-tiempo cerca de
las colisiones. / Karan Jani, Georgia Tech.
“Tenemos la sensación de que estamos abriendo una nueva era de descubrimientos del universo”, ha asegurado el español Xavier Barcons, director general del Observatorio Europeo Austral (ESO), en teleconferencia desde Chile durante el anuncio de este hito en la sede central en Garching, (Alemania).
Las ondas gravitacionales –perturbaciones en el espacio-tiempo predichas por Einstein– ya se habían detectado antes en cuatro fusiones de agujeros negros. Pero nada más ver la nueva señal –llamada GW170817–, los científicos se dieron cuenta de que respondía a un evento muy distinto: una emisión de radiación electromagnética la acompañaba. No podía tratarse de otra colisión de agujeros negros, que no emiten luz. El origen de esta nueva onda era un misterio.
“Es el nacimiento de un nuevo y poderoso campo, la astronomía multimensajero”, dice a Sinc el Nobel de Física Barry C. Barish
Tras semanas de duro trabajo y en medio de un secretismo digno de una agencia de espionaje, la operación científica ha dado sus frutos. El cataclismo de las estrellas de neutrones se asoció a una espectacular erupción de rayos gamma en una galaxia situada a 130 millones de años luz, llamada NGC 4993.
“Esta observación representa el nacimiento de un nuevo y poderoso campo que llamamos astronomía multimensajero”, declara a Sinc por email Barry C. Barish, pionero en la caza de estas ondas y uno de los tres premios Nobel de Física en 2017. Como explica a este medio Rainer Weiss, otro de los laureados, “el hallazgo de la fusión de estrellas de neutrones mediante ondas gravitacionales, junto con la medida de la radiación gamma con el satélite Fermi, unidos a las observaciones con telescopios electromagnéticos, forman un bello ejemplo de la ciencia que podemos hacer con esta astronomía multimensajero”.
Uno de los muchos científicos españoles que ha participado en el descubrimiento, José Antonio Font, lo califica como “histórico”. Las intensas jornadas de trabajo estos dos meses le han impedido tomarse un solo día libre. “He tenido que dejar mi vida aparcada un poco, pero merece la pena”, bromea a Sinc el investigador principal del Grupo Virgo de la Universidad de Valencia.
Desde el Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA (EEUU), Eleonora Troja no esperaba detectar algo así tan pronto –la colaboración científica LIGO lleva funcionando apenas dos años desde su última renovación–. “Ni en mis mejores sueños pensé que íbamos a obtener estos resultados en el primer intento”.
Muy diferente a los agujeros negros
Los datos registrados por LIGO revelaban que los objetos que han generado esta nueva señal no eran tan grandes como los agujeros y su masa oscilaba entre 1,1 y 1,6 veces la del Sol, medidas que concordaban con las de las estrellas de neutrones. Estos objetos, que se forman con la explosión de supernovas, tienen unos 20 kilómetros de diámetro. Además, la señal duró más tiempo que la registrada en eventos anteriores (unos 100 segundos).
“Es la señal más fuerte que se ha detectado de ondas gravitacionales hasta ahora”, resalta Sascha Husa, miembro del Grupo de Relatividad y Gravitación de la Universitat de les Illes Ballears que forma parte de LIGO.
Desde Italia, la colaboración científica Virgo cogió el testigo de LIGO y precisó más la posición de la colisión con su otro detector: la señal procedía de una región relativamente pequeña del cielo del hemisferio sur.
“Casualmente, esta señal estaba en uno de los puntos casi ciegos de Virgo y por eso no lo pudo visualizar tan claramente, aunque eso ayudó de manera indirecta a la localización, puesto que indicaba que estaba justo en ese punto ciego”, comenta Font, que también dirige el departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Valencia.
Captado desde el aire
En paralelo, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, que lleva casi diez años orbitando la Tierra en busca de fenómenos astrofísicos como este, advirtió la presencia de rayos gamma, llegados dos segundos después de la detección de las ondas gravitacionales.
Con los datos de LIGO y Virgo, el telescopio precisó aún más la ubicación de la colisión y, acto seguido, todo el mundo se puso manos a la obra para localizar la señal. En total, setenta observatorios terrestres y espaciales –algunos de ellos españoles– fueron capaces de observar el evento en sus diferentes longitudes de onda, un nuevo punto de luz similar al de una estrella. La NASA, la Agencia Espacial Europea y el Observatorio Europeo Austral son tres de los organismos que han participado en el descubrimiento.
“Con el instrumento DECam del telescopio Víctor Blanco de Chile descubrimos una contraparte óptica y también hubo una explosión de rayos gamma. Toda esta luz indica con mucha seguridad que deben ser estrellas de neutrones y no agujeros negros”, apunta a Sinc Daniel Holz, investigador del departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Chicago (EEUU).
Como en las detecciones anteriores, la confidencialidad y la coordinación entre los equipos de tantos países ha sido fundamental, algo que no es fácil; LIGO lo forman unas 1.200 personas, a las que se suman otras 1.300 de diferentes instituciones que han colaborado en el hallazgo.
En paralelo, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, que lleva casi diez años orbitando la Tierra en busca de fenómenos astrofísicos como este, advirtió la presencia de rayos gamma, llegados dos segundos después de la detección de las ondas gravitacionales.
Con los datos de LIGO y Virgo, el telescopio precisó aún más la ubicación de la colisión y, acto seguido, todo el mundo se puso manos a la obra para localizar la señal. En total, setenta observatorios terrestres y espaciales –algunos de ellos españoles– fueron capaces de observar el evento en sus diferentes longitudes de onda, un nuevo punto de luz similar al de una estrella. La NASA, la Agencia Espacial Europea y el Observatorio Europeo Austral son tres de los organismos que han participado en el descubrimiento.
Setenta observatorios terrestres y espaciales se unieron para observar el evento en distintas longitudes de onda
“Con el instrumento DECam del telescopio Víctor Blanco de Chile descubrimos una contraparte óptica y también hubo una explosión de rayos gamma. Toda esta luz indica con mucha seguridad que deben ser estrellas de neutrones y no agujeros negros”, apunta a Sinc Daniel Holz, investigador del departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Chicago (EEUU).
Como en las detecciones anteriores, la confidencialidad y la coordinación entre los equipos de tantos países ha sido fundamental, algo que no es fácil; LIGO lo forman unas 1.200 personas, a las que se suman otras 1.300 de diferentes instituciones que han colaborado en el hallazgo.
“Es el espíritu de la colaboración. Todo el mundo suma, se siente partícipe de algo, algo grande que marca la historia”, indica Alicia M. Sintes, investigadora principal de la colaboración LIGO en la Universitat de les Illes Balears.
Lo más luminoso tras el Big Bang
Las observaciones revelaron que las ondas gravitacionales fueron producidas por dos estrellas de neutrones en órbita espiral. Las estrellas de masa media que mueren como supernovas originan este tipo de objetos tremendamente densos. Solo una cucharadita de su material equivale a una masa de unos mil millones de toneladas.
“Las estrellas que son más pequeñas se convierten en enanas blancas y las más pesadas, en agujeros negros”, explica Christoph Adami, profesor de Física y Astronomía de la Universidad Estatal de Michigan (EEUU).
Hace unos 130 millones de años, ambas estrellas se encontraban en sus últimas órbitas espirales, separadas unos 300 kilómetros. A medida que giraban más rápido y se iban acercando más, se deformaron y distorsionaron el espacio-tiempo de alrededor, emitiendo energía en forma de ondas gravitacionales antes de chocar entre sí.
“Todo el mundo suma, se siente partícipe de algo grande que marca la historia”, indica Alicia M. Sintes, investigadora de LIGO
“Eso da lugar a los fuegos artificiales más espectaculares que te puedas imaginar”, describe Gonzalo J. Olmo, investigador del Instituto de Física Corpuscular y del departamento de Física Teórica de la Universidad de Valencia.
En el momento de la colisión, la mayor parte de las dos estrellas de neutrones se fusionaron en un objeto muy denso y a la vez emitieron una especie de bola de fuego de rayos gamma. “Después del Big Bang, no hay nada tan luminoso como estas erupciones”, detalla Font.
Por primera vez, los investigadores han detectado una kilonova, el proceso en el que el material que queda tras la colisión es expulsado hacia afuera. Las observaciones ópticas muestran que elementos pesados como el plomo y el oro se crean en estas colisiones y se distribuyen por todo el universo.
“La detección de la emisión de kilonova abre una vía para comprender el enriquecimiento químico cósmico fruto de los elementos pesados y también para conocer las fases finales de la evolución estelar”, subraya Elena Pian, investigadora del Instituto Nacional de Astrofísica de Bolonia (Italia), que ha participado en el hallazgo.La era de los multimensajeros
La detección simultánea de las diferentes señales que nos han llegado de la colisión, tanto las ondas gravitacionales como las electromagnéticas –lo que los físicos llaman mensajeros–, inaugura una nueva era en la astrofísica. Así lo expresa Stefano Covino, que también ha colaborado en el descubrimiento. “Se abre un abanico nuevo de posibilidades para que los investigadores de hoy estudien el universo”, sostiene este investigador del Instituto Nacional de Astrofísica de Merate (Italia).
VÍDEO: En paralelo, las señales que llegaron a LIGO y al telescopio espacial Fermi.
Los únicos mensajeros que no se han conseguido detectar han sido los escurridizos neutrinos, que se cree que podrían formarse en fusiones de este tipo. Sin embargo, los diferentes aparatos que los buscan desde la Tierra no han encontrado ninguna señal asociada a la colisión registrada hace dos meses.
“Se va a convertir en el evento astronómico que más estudios tenga en la historia de la astrofísica”, pronostica Font
“Los detectores de neutrinos no son como telescopios que puedes apuntar en una determinada dirección”, matiza Roberto Emparan, investigador del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona y profesor de investigación ICREA.
Lo que sí han podido registrar es la constante de Hubble, una medida sobre la velocidad a la que se expande el universo muy útil para la cosmología. Este y otros hallazgos se publicarán desde hoy en Nature, Physical Review Letters y en una larga lista de publicaciones. “Probablemente se va a convertir en el evento astronómico que más estudios tenga en la historia de la astrofísica”, pronostica Font. “Nos va a dar trabajo muchísimos años”, añade.
Tanta información con una sola colisión ha sido una sorpresa para los miles de investigadores que participan en el proyecto. Con un único evento han sido capaces de contrastar teorías que otras generaciones de astrofísicos formularon cuando ellos eran niños.
“El sueño de cualquier científico es resolver al menos un gran misterio en el transcurso de su carrera, ¡pero imagina solucionar tres o cuatro en un par de semanas! Nadie podría haberlo esperado”, exclama Troja.
El descubrimiento del año
Expertos que no han participado en el hallazgo coinciden en su importancia. “Observar este tipo de eventos permitirá explorar física más allá de lo que soñaríamos hacer en el laboratorio”, afirma Olmo. Aunque para Emparan no está al mismo nivel que la primera detección de ondas gravitacionales, destaca que será el primero de una serie de descubrimientos.
Para Adami probablemente estemos ante “el descubrimiento del año”. En su opinión, descubrir nuevas fusiones de estrellas de neutrones nos ayudará a medir la velocidad a la que se expande el universo con una precisión mayor, lo que servirá para comprender mejor la naturaleza del Big Bang. “Es como si nos hubieran entregado un microscopio cuando antes solo podíamos ver a simple vista. El objeto que estamos viendo es el universo entero”, mantiene.
“Nos van a permitir entender mucho mejor qué son las estrellas de neutrones, dónde se forman los elementos pesados y muchas cosas más”, enumera el físico, que pone un símil cinematográfico. Si con las ondas gravitacionales solo escuchábamos la banda sonora de una película, con las detecciones de ondas electromagnéticas podemos ver las escenas, “en tecnicolor y sonido Dolbi”, compara.
Para Adami probablemente estemos ante “el descubrimiento del año”. En su opinión, descubrir nuevas fusiones de estrellas de neutrones nos ayudará a medir la velocidad a la que se expande el universo con una precisión mayor, lo que servirá para comprender mejor la naturaleza del Big Bang. “Es como si nos hubieran entregado un microscopio cuando antes solo podíamos ver a simple vista. El objeto que estamos viendo es el universo entero”, mantiene.
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