Las consecuencias del choque de dos estrellas de neutrones

El hallazgo ha confirmado diversas teorías científicas que han sido motivo de discusión durante varios lustros

Recreación artística del tremendo chorro de materia generado por la fusión de dos estrellas de neutrones.

Recreación artística del tremendo chorro de materia generado por la fusión de dos estrellas de neutrones.

Imagen: NASA/CXC/GSFC/B.Williams et al

Recreación artística del tremendo chorro de materia generado por la fusión de dos estrellas de neutrones.

Sabemos que es complicado imaginarlo pero, ¿qué ocurre cuando se fusionan dos estrellas de neutrones? Es precisamente lo que ha descubierto un equipo internacional de astrónomos liderado por el italiano Giancarlo Ghirlanda. Cuando se da este proceso astronómico tremendamente energético, un gigantesco chorro de materia emerge a unas velocidades absolutamente enormes, muy cercanas a la velocidad de la luz. Para llegar a esta conclusión los científicos han utilizado radiotelescopios situados en todo el mundo.

En agosto de 2017, dos estrellas de neutrones colisionaron y se fundieron en un solo objeto, produciendo ondas gravitatorias que se detectaron con los observatorios LIGO y Virgo”, explica Miguel Pérez-Torres del Instituto de Astrofísica de Andalucía (perteneciente al CSIC), que ha participado en el hallazgo. Esta fusión de estrellas muy densas, con masas similares al Sol, pero del tamaño de la ciudad de Madrid, sucedió en una galaxia situada a 130 millones de años luz de la Tierra. Tal fue la cantidad de energía liberada que los investigadores calculan que sería similar a la producida por todas las galaxias de la Vía Láctea en un año entero.

Y según afirman el mismo investigador del CSIC a través de una nota de prensa, "es la primera vez que se detecta luz a lo largo de todas las longitudes de onda del espectro electromagnético asociada a un fenómeno relacionado con la producción de ondas gravitatorias". Un hecho sin precedentes que ha permitido confirmar diversas teorías astrofísicas que llevaban varios años en entredicho.

Telescopios en los 5 continentes

Los astrónomos han estado observando el evento y su posterior evolución a lo largo de todo el espectro electromagnético, desde los rayos gamma hasta las ondas de radio, pasando por la luz visible. Tras 200 jornadas de estudio y observación después de la fusión, y combinando radiotelescopios de Europa, Asia, África, Oceanía y América, han corroborado definitivamente la existencia de un chorro de materia que emergía como resultado de la fusión, desplazándose a velocidades cercanas a la de la luz.

Como apunta Iván Agudo, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía, “la fusión de estas dos estrellas de neutrones ha permitido por vez primera asociar correctamente la detección de ondas gravitatorias con una de las explosiones más potentes en el Universo: los estallidos de rayos gamma, confirmando así diversas teorías científicas que han estado bajo discusión durante varios lustros”.

Para estudiar una de las explosiones más potentes del Universo se han utilizado telescopios de todo el mundo

Después de la fusión, una importante cantidad de material se expulsó al espacio, formando una envoltura que ha sido observada por los astrónomos durante todo este tiempo. Sin embargo, quedaban varias cuestiones en el tintero que los astrónomos no podían resolver con los datos obtenidos hasta ahora. “Esperábamos que parte de este material fuese expulsado en forma de un chorro moviéndose a una velocidad cercana a la de la luz, pero no estaba claro si este chorro podría o no atravesar la envoltura alrededor de la fusión”, explica Agudo.

¿Burbuja en expansión o chorro de materia?

Los científicos barajaban dos posibilidades: que el chorro no pudiese romper la envoltura, y por tanto únicamente se observase algo parecido a una burbuja en expansión, o que el chorro rompiese la envoltura y siguiese moviéndose por el espacio sin el corsé de la burbuja. Gracias a la obtención de imágenes en ondas de radio con una gran sensibilidad y detalle podría distinguir un caso del otro. Esto requería el uso de una técnica conocida como interferometría de muy larga base (VLBI, por sus siglas en inglés), donde los astrónomos combinan radiotelescopios situados a lo largo y ancho de toda de la Tierra.

Los autores del trabajo llevaron a cabo observaciones de esta región del cielo el 12 de marzo de 2018 usando 32 radiotelescopios pertenecientes a la red VLBI Europea (EVN, que conecta telescopios de España como Yebes, en Guadalajara, Italia, Alemania, Suecia, Países Bajos, Polonia, Letonia, Reino Unido, Rusia, China y Sudáfrica), e-MERLIN en Reino Unido, la red Australiana de larga base (LBA, con antenas en Australia y Nueva Zelanda) y la red de muy larga base (VLBA) de Estados Unidos.

Mapa de los telescopios utilizados en todo el mundo para conocer  el comportamiento de la materia expulsada en la colisión de dos estrellas de neutrones
Foto: CSIC

Con todos estos datos, en el instituto JIVE (Paises Bajos), se han creado imágenes combinadas con un nivel de detalle tan grande como para distinguir a una persona caminando sobre la superficie de la Luna. Siguiendo con la misma analogía, la existencia de la burbuja en expansión aparecería con el tamaño equivalente al de un camión en la Luna, mientras que un chorro presentaría un tamaño muy inferior. Los resultados se han publicado en la revista científica Science. y a este nivel Pérez Torres explica que “comparando las imágenes simuladas y las reales, encontramos que únicamente la posibilidad del chorro era compatible con el objeto observado”.

El equipo también determinó que este chorro mostraba tanta energía como la producida por todas las estrellas de nuestra Galaxia durante un año entero. “Estos resultados confirman la existencia de un chorro de partículas que atravesó la envoltura y se propaga a velocidades próximas a la de la luz”, añade Pérez-Torres. En los próximos años, varias de estas fusiones de dos estrellas de neutrones serán descubiertas.

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Por otra parte, los resultados obtenidos también sugieren que más del 10% de estas fusiones deberían producir chorros que atraviesen la envoltura inicial y por tanto podrían observarse en futuras investigaciones, lo que permitirá conocer mejor los procesos físicos que tienen lugar en uno de los eventos más poderosos que ocurren en el Universo.

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