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Queda inaugurada una nueva era de la astronomía
Al final se confirman los rumores: el pasado agosto la colaboración LIGO-Virgo detectó una colisión de estrellas de neutrones y se encontró la contrapartida electromagnética

20/10/2017.

Desde este verano se comentaba que era posible que la colaboración Ligo-Virgo hubiera detectado la emisión de ondas gravitacionales (OG) procedentes de la colisión y posterior fusión de dos estrellas de neutrones. Además, según decía el rumor, se habrían encontrado las contrapartidas en diversas regiones del espectro electromagnético, pues se había apuntado con diversos telescopios a la supuesta zona de procedencia de dichas OG. Hoy, en una conferencia de prensa, han confirmado los rumores. Con esto se inaugura la astronomía multimensajero y una revolución en Astrofísica.

La detección de OG y se produjo el pasado 14 de agosto, así que el evento ha sido denominado GW170817. Ese día se hizo historia. La traducción a sonido de esta OG se puede escuchar aquí.

Como todos ya sabemos, las ondas gravitacionales se desprenden de manera natural de la Relatividad General. De la misma manera que una carga eléctrica acelerada emite ondas electromagnéticas, una masa acelerada produce ondas gravitacionales. Pero las ondas gravitacionales no son ondas que se transmitan dentro del espacio, como les pasa a las electromagnéticas, sino que son distorsiones del propio espacio en propagación.

Las ondas gravitacionales son muy débiles. Tan débiles que se necesitan fenómenos cataclísmicos relativamente cercanos para poder detectarlas directamente al límite de la tecnología actual. Las explosiones de supernovas o la colisión de estrellas de neutrones, por ejemplo, generan ondas gravitacionales que aquí vemos como una contracción de una fracción del tamaño de un protón sobre una escala de 1 km. Para poder medir esto se usan interferómetros láser de tamaño kilométrico (LIGO y Virgo).

Como las estrellas de neutrones son menos masivas que los agujeros negros, la fase final de colisión entre estos dos objetos dura más y la emisión de OG detectable es también más prolongada. En este caso duró nada menos y nada más que 100 segundos. Este plazo de tiempo permite estudiar en detalle las OG y, además, apuntar radiotelescopios y telescopios infrarrojos, ópticos, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. La contrapartida fue observada en todas estas gamas de frecuencias.

Dada la naturaleza de los rayos gamma, los detectores de este tipo de fotones no pueden apuntarse y están viendo casi todo el cielo a la vez, siempre por encima de la atmósfera. En este caso los observatorios de rayos gamma Fermi e Integral detectaron estallidos de rayos gamma procedentes de la misma región del cielo. Era un estallido normal como los que usualmente se detectan. El mensaje de LIGO-Virgo llegó a los responsables de estos observatorios cuando ya se había detectado el estallido de rayos gamma correspondiente. La comparación final de tiempos nos dice que las OG llegaron 2 segundos antes que el estallido de rayos gamma.

Los estallidos de rayos gamma han sido una misterio hasta ahora, pues no se sabía su origen. Existía la teoría de que eran producidos por la colisión de estrella de neutrones, aunque faltaba la confirmación.

Pero hay más. Se apuntó con telescopios convencionales a la zona del cielo en donde se produjo el evento y se encontró también su contrapartida óptica en la galaxia elíptica NGC 4993 (imagen de arriba) y también en la banda infrarroja, de radio, X, etc en los minutos, horas y días posteriores. El punto de luz visible que se observó de esta kilonova comenzó con un color azul y con los días se hizo rojizo. Es la primera vez que se ve una fuente de ondas gravitacionales. Algunas de las observaciones sólo fueron posible gracias que algunos telescopios estaban automatizados.

La contrapartida empezó siendo bastante más de 100 millones de veces más brillante que el Sol y su brillo fue decayendo con los días. En rojo está representada la emisión infrarroja.

El telescopio espacial Hubble también observó el evento en repetidas ocasiones. En esta imagen tomada por él se aprecia la evolución de la kilonova.

Las observaciones realizadas han confirmado otra teoría: parte de los elementos pesados proceden de la colisión de estrellas de neutrones. Oro y platino, por ejemplo, se formaron durante esta colisión. Esto se ha confirmado estudiando la contrapartida electromagnética por espectroscopía.

Por tanto, amigo lector, quizás ese oro de su anillo se sintetizó hace millones de años en el horno termonuclear de la colisión de dos estrellas de neutrones.

Así que el 14 de agosto pasado se confirmo la predicción de Einstein de que objeto pesados orbitando uno alrededor de otro emiten OG (otra vez), que la fuente de los estallidos de rayos gamma está en la colisión de estrellas de neutrones y que estas colisiones producen elementos pesados de la tabla periódica. Todo encaja como las piezas de puzzle maravilloso.

Veremos en próximas fechas un aluvión de los distintos estudios y observaciones sobre este evento.

Esto no es más que el principio. Posteriores observaciones nos dirán más cosas de este tipo de objetos. Así, por ejemplo, se cree que quizás se pueda estudiar el interior de estrellas de neutrones, sus posibles terremotos y sus montañas de un centímetro y de masa planetaria usando OG.

Hoy también ha nacido la Cosmología basada en ondas gravitacionales al poderse determinar la constante de Hubble usando la onda gravitacional GW170817. Es posible usar su contrapartida óptica como candela estándar que permita estudiar la expansión del Universo. Aunque, de momento, el error es relativamente grande, en el futuro se conseguirá refinar más cuando se tenga mejor estadística (se espera detectar cientos de estos eventos en un futuro cercano). La ventaja es que es independiente de otros métodos.

Para poder detectar la emisión de OG procedente de una explosión de supernova tendremos que tener un suerte, pues en ese caso son mucho más débiles. Se cree que, con la actual tecnología, se puede detectar uno de estos casos cada 50 años, lo que corresponde a supernovas cercanas.

Se calcula que estas estrellas de neutrones se formaron a partir de explosiones de supernovas cuando el Universo sólo tenía 2000 millones de años. Necesitaron más de 11.000 millones de años para colisionar. Durante todo ese tiempo el sistema estuvo emitiendo OG y perdiendo energía, por lo que se acercaban cada vez más. Sólo hemos podido detectar la última fase.

En este caso, una estrella de neutrones con una masa de entre 1,36 y 1,60 masas solares colisionó con otra estrella de neutrones con una masa de entre 1,17 y 1,36 masas solares para dar lugar a un objeto de unas 2,74 masas solares. En el proceso se emitió un equivalente en energía gravitacional de 0,025 masas solares.

No se sabe seguro si el resultado de esta colisión es un agujero negro o una estrella de neutrones muy pesada, pues su masa está en la frontera de los dos casos considerando la barra de error. Chandra fue capaz de detectar la emisión de rayos X y es muy posible que se deba a la emisión del agujero negro recién formado.

Algún día, usted, amigo lector o el que esto escribe, moriremos. Pero personas como nosotros hemos vivido este momento, este día en el que hemos visto cambiar el conocimiento del ser humano. Nadie nos lo puede robar. Agradezcamos a los que nos precedieron el poder beber ahora del cáliz del éxito científico, del conocimiento que nos abre los ojos y nos quita prejuicios de esta mente que evolucionó una vez, hace no tanto tiempo, en la sabana africana.

Esta hazaña intelectual, este logro histórico, nos habla de la mejor parte del ser humano, la parte que le acerca a las estrellas, la parte que nos muestra que si nos unimos, si colaboramos, somos capaces realizar las cosas más grandes, nobles y bellas. Estos seres, que son una de las maneras, quizás la única, que tiene el Universo de contemplarse a sí mismo, estas hormigas perplejas tienen la posibilidad de superar los problemas que se ciernen sobre ellas, que en gran parte han creado ellas mismas, y buscar la justicia, la belleza y la sabiduría que sólo el conocimiento puede proporcionar. Tenemos el poder y la inteligencia, sólo nos falta voluntad.

Hoy somos más grandes que hace unos días, hemos llegado más lejos, somos más sabios. Nos hemos puesto de puntillas y con la punta de los dedos estamos acariciando las estrellas.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5760

Por La Flecha

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