Confirmados dos casos de fusión entre agujero negro y estrella de neutrones

En enero de 2020, los astrónomos “observaron” indirectamente la fusión de un agujero negro que envolvía a una estrella muerta, traicionada por las ondas gravitacionales generadas durante esta increíble danza cósmica. Diez días después, capturaron evidencia de un segundo evento que ocurrió en un sector distante y diferente del cosmos. Es la primera vez.

LIGO (dos instalaciones en los Estados Unidos) y VIRGO (Italia) son los detectores de ondas gravitacionales más grandes del mundo. Estos últimos los detectan mediante interferometría láser. Concretamente, dos objetos muy masivos que se unen en el espacio generan ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo. Estos últimos atraviesan el cosmos de forma continua, llegando a veces a nuestro planeta. Si este es el caso, estas ondas se comprimirán y estirarán en series alternas todo lo que toquen, incluida la luz de los láseres de alta potencia que separan los espejos especiales instalados en los detectores. Estos efectos son increíblemente sutiles, pero delatan el paso de ondas gravitacionales.

En septiembre de 2015, estos dos instrumentos detectaron sus primeras ondas en el tejido del espacio-tiempo: señales generadas por la fusión de dos agujeros negros. Desde entonces, se han capturado otros eventos a medida que se ha refinado la sensibilidad de los instrumentos. Algunos han involucrado a otros agujeros negros, mientras que otros han involucrado a estrellas de neutrones. Pero, ¿qué pasa con los pares de agujeros negros y estrellas de neutrones?

Dos eventos confirmados

Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo la existencia de tales eventos, pero hasta ahora las fusiones que involucran estos dos tipos de objetos increíblemente masivos nos han eludido. Y sin evidencia directa, es imposible confirmar estas intuiciones. Ahora esta hecho.

La primera detección de una estrella de neutrones fusionándose con un agujero negro tuvo lugar el 5 de enero de 2020. La instalación de LIGO en Hanford, Washington estaba temporalmente fuera de línea en ese momento, pero la señal se pudo detectar desde la instalación en Livingston, Louisiana. El detector VIRGO en Italia también detectó una señal débil.

Luego, diez días después, detectaron una segundo evento el mismo tipo producido en una industria diferente. El sitio de Hanford, esta vez operativo, también detectó la fusión. “Esta es la primera vez que hemos podido detectar una estrella de neutrones y un agujero negro colisionando en cualquier parte del Universo ”.dijo Patrick Brady, de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee y portavoz de la Colaboración LIGO.

Estas “grandes primicias” se informaron en un artículo publicado el martes en Las cartas del diario astrofísico.

Pesos pesados ​​reales

Al analizar los cambios de frecuencia de las ondas gravitacionales, los astrofísicos pudieron determinar las propiedades de estos objetos en colisión.

Para el primer evento, un poco más distante, el agujero negro involucrado estaba entre 7.4 y 10.1 más masivo que el Sol, y la estrella de neutrones aproximadamente dos veces más masivo. La colisión ocurrió aproximadamente a 900 millones de años luz de la tierra. El segundo evento involucró un agujero negro entre 3.6 y 7.5 veces más masivo que el Sol, y una estrella de neutrones sobre 1,5 veces más masivo.

En cuanto a cómo se forman estos sistemas en primer lugar, los investigadores todavía se preguntan. Es posible que estos pares binarios no involucraran anteriormente a dos estrellas orbitando entre sí con masas suficientes. Al final de su vida, el más masivo se convirtió en un agujero negro, cuando el otro dejó una estrella de neutrones.

Alternativamente, también podría ser que estas estrellas de neutrones y agujeros negros se formaran por separado antes de finalmente desplazarse entre sí para formar un sistema binario. Este tipo de cercanía es más probable que ocurra en cúmulos globulares, que tienen una densidad de estrellas mucho más alta, señalan los autores.

Los descubrimientos que vendrán de otras fusiones deberían poder iluminar a los astrofísicos sobre el tema. La instalación de VIRGO se encuentra actualmente en proceso de actualización que aumentará su sensibilidad. Se espera que la próxima ronda de observaciones de LIGO y VIRGO comience no antes de junio de 2022.