En enero del año pasado, los astrónomos observaron definitivamente, por primera vez, un Calabozo Trague una estrella muerta, como un cuervo devorando a un asesino de caminos.
Luego, 10 días después, vieron que el mismo proceso de excavación sucedía nuevamente en un sector diferente y distante del universo.
Estas victorias, informadas en un artículo de investigación publicado el martes en Astrophysical Journal Letters, son las últimas en el campo aún incipiente de la astronomía gravitacional, que está explorando la expansión literal del tiempo y la presión causada por algunos de los eventos más catastróficos del universo.
«Es la primera vez que hemos podido detectar una estrella de neutrones y un agujero negro colisionando entre sí en cualquier parte del universo», dijo Patrick Brady, profesor de física de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee. Portavoz de LIGO Scientific Collaboration.
Los astrónomos sospecharon la existencia de pares de agujeros negros y estrellas de neutrones. Pero hasta que vieron estas colisiones, estas sensaciones no se confirmaron. El descubrimiento ayuda a completar el conocimiento sobre los sistemas estelares binarios que habitan el universo, al tiempo que plantea preguntas sobre por qué los astrónomos no han visto un par así en nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Durante más de 20 años, LIGO, el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser, ha estado buscando estas quejas, una predicción de Teoría de la relatividad general de Einstein. Durante años, los láseres del observatorio, uno en Hanford, Washington y el otro en Livingston, no lo han hecho.
Luego, en septiembre de 2015, ambos sitios de LIGO Observe el tan esperado zumbido de las ondas gravitacionales موجات.
Estas ondas son causadas por la colisión de dos agujeros negros de tamaño estelar, agujeros en el tejido del espacio-tiempo creados cuando las estrellas más masivas explotaron como supernovas al final de sus vidas. Los dos agujeros negros se orbitan entre sí, balanceándose cada vez más cerca hasta que finalmente se fusionan en uno solo.
Dos años después, descubrió LIGO La colisión de dos estrellas de neutrones Restos ardientes de estrellas mayores que la masa del Sol pero no lo suficientemente grandes como para colapsar en agujeros negros. Tales colisiones crean la mayor parte del oro y la plata del universo, y una serie de telescopios han podido detectar partículas de luz, desde ondas de radio hasta rayos X emitidos por esta explosión.
Los astrónomos han esperado durante mucho tiempo encontrar una estrella de neutrones orbitando un agujero negro, pero en casi medio siglo de búsqueda en nuestra Vía Láctea, no han encontrado ninguna. «En realidad, tenemos una pregunta misteriosa», dijo el Dr. Brady. «¿Por qué no hemos visto un sistema de agujero negro estelar de neutrones?»
Nuevas observaciones de ondas gravitacionales demuestran que estos pares existen, aunque lejos de la Vía Láctea. La primera detección de una estrella de neutrones fusionándose con un agujero negro ocurrió el 5 de enero de 2020. La instalación en Hanford, Washington estaba temporalmente fuera de línea, por lo que la señal se detectó en Livingston, Los Ángeles. Virgo detectó una señal débil, brindándole apoyo.
Al estudiar los cambios en la frecuencia de las ondas gravitacionales, los astrofísicos han podido determinar las características de los objetos en colisión en las regiones distantes del universo.
La masa del agujero negro era de entre 7,4 y 10,1 veces la masa del Sol. La estrella de neutrones era más pequeña, pero aún tenía el doble de masa que la estrella alrededor del cual orbita el mundo. La colisión se produjo a una distancia de 900 millones de años luz de la Tierra.
El 15 de enero de 2020, el sitio de Hanford volvió a estar en funcionamiento y los tres instrumentos detectaron la segunda colisión de un agujero negro y una estrella de neutrones. Esto estaba un poco lejos. Ambos cuerpos eran un poco más ligeros. La masa de la estrella de neutrones era aproximadamente 1,5 veces la masa del sol, y el agujero negro tenía entre 3,6 y 7,5 veces la masa del sol.
A diferencia de la colisión de 2017 de dos estrellas de neutrones, los telescopios no han podido detectar partículas de luz de las explosiones. Parece que los agujeros negros eran lo suficientemente grandes como para tragar rápidamente estrellas de neutrones, reduciendo las posibilidades de emisiones detectables.
Las colisiones generalmente se ajustan a lo que esperaban encontrar, dijo Alessandra Bonanno, directora del Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Potsdam, Alemania, y miembro del equipo científico de LIGO. «No es algo que se pueda decir que es sorprendentemente inesperado», dijo.
Los astrofísicos no han podido detectar signos de agujeros negros que desgarran las estrellas de neutrones antes de que se traguen. Las fuerzas de marea de un agujero negro en una estrella de neutrones determinarán el diámetro de la estrella de neutrones y esto, a su vez, indicará de qué está hecho.
Pero a medida que se observan más de estas colisiones, surgirán patrones y se podrán discernir más detalles.
«Si encuentra un sistema donde el agujero negro es algo más pequeño, los efectos de la marea son mayores en la estrella de neutrones antes de que se fusione con el agujero negro», dijo el Dr. Brady. «Y así, la estrella de neutrones podría romperse mientras orbita las últimas órbitas».
Una de las preguntas restantes, dijo el Dr. Brady, era por qué no se encontraron pares de agujeros negros y neutrones dentro de la Vía Láctea. Es posible que las técnicas de búsqueda no fueran del todo correctas, o tal vez los pares se estén fusionando rápidamente y no quede más en nuestra galaxia. «Esa es una pregunta realmente abierta», dijo.
VIRGO está experimentando actualizaciones que aumentarán su sensibilidad. La próxima ronda de observaciones de LIGO y VIRGO está programada para comenzar a más tardar en junio del próximo año. En Japón se está operando un tercer detector de ondas gravitacionales y se planea otro instrumento LIGO en la India.
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