Astrónomos detectan el primer objeto en la ‘brecha de masa’ de las colisiones cósmicas

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Astrónomos detectan el primer objeto en la ‘brecha de masa’ de las colisiones cósmicas

(Max-Planck-Institut fur Gravitationsphysik)

En agosto del año pasado, las colaboraciones de LIGO y Virgo detectaron ondas gravitacionales que señalaban como fuente, un nuevo tipo de evento. Todo parecía indicar que se trataba de un agujero negro tragándose una estrella de neutrones.

Ahora LIGO ha confirmado el evento, dándole el nombre de GW190814. Pero parece que la estrella de neutrones no era en realidad una estrella de neutrones y nadie sabe aún qué es realmente. 

Cuando las estrellas más masivas mueren, colapsan bajo su propia gravedad y dejan agujeros negros; cuando las estrellas que son un poco menos masivas mueren, explotan en supernovas y dejan restos densos y muertos de estrellas llamadas estrellas de neutrones.

Durante décadas, los astrónomos han quedado perplejos por una brecha que se encuentra entre las estrellas de neutrones y los agujeros negros.

La estrella de neutrones más pesada conocida no tiene más de 2.5 veces la masa de nuestro sol, o 2.5 masas solares, y el agujero negro más ligero conocido es de aproximadamente 5 masas solares.

Una pregunta importante ha permanecido hasta hoy: ¿hay algo en esta llamada brecha de masa?

Un nuevo estudio del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser de la National Science Foundation (LIGO) y el detector Virgo en Europa, ha anunciado el descubrimiento de un objeto de 2.6 masas solares, colocándolo firmemente en esta brecha de masa.

El objeto fue encontrado el 14 de agosto de 2019, ya que se fusionó con un agujero negro de 23 masas solares, generando una salpicadura de ondas gravitacionales detectadas en la Tierra por LIGO y Virgo. El estudio sobre la detección se ha publicado en The Astrophysical Journal Letters.

«Hemos estado esperando décadas para resolver este misterio», dice la coautora del estudio Vicky Kalogera, profesor de la Universidad Northwestern. «No sabemos si este objeto es la estrella de neutrones más pesada conocida, o el agujero negro más ligero conocido, pero de cualquier manera se rompe un récord».

«Esto va a cambiar la forma en que los científicos hablan sobre las estrellas de neutrones y los agujeros negros», dice el coautor Patrick Brady, profesor de la Universidad de Wisconsin, Milwaukee, y el portavoz de LIGO Scientific Collaboration. «De hecho, la brecha de masa puede no existir en absoluto, pero puede deberse a limitaciones en las capacidades de observación. El tiempo y más observaciones lo dirán».

Cuando los científicos de LIGO y Virgo detectaron la fusión, inmediatamente enviaron una alerta a la comunidad astronómica. Docenas de telescopios terrestres y espaciales siguieron en busca de ondas de luz generadas en el evento, pero ninguno recogió ninguna señal.

Hasta ahora, tales contrapartes de luz a las señales de ondas gravitacionales se han visto solo una vez, en un evento llamado GW170817.

Ese evento, descubierto por la red LIGO-Virgo en agosto de 2017, involucró una colisión ardiente entre dos estrellas de neutrones que posteriormente fue presenciada por docenas de telescopios en la Tierra y en el espacio.

Las colisiones de estrellas de neutrones son asuntos desordenados con materia lanzada hacia afuera en todas las direcciones y, por lo tanto, se espera que brillen con luz. Por el contrario, se cree que las fusiones de agujeros negros, en la mayoría de las circunstancias, no producen luz.

Según los científicos de LIGO y Virgo, el evento de agosto del 2019 no fue visto por telescopios basados ​​en luz por algunas posibles razones.

Primero, este evento estuvo seis veces más lejos que la fusión observada en el 2017, lo que dificulta la captación de señales luminosas.

En segundo lugar, si la colisión involucrara dos agujeros negros, probablemente no hubiera brillado con ninguna luz.

En tercer lugar, si el objeto era de hecho una estrella de neutrones, su compañero de agujero negro 9 veces más masivo podría haberlo tragado entero; una estrella de neutrones consumida entera por un agujero negro no emitiría ninguna luz.

¿Cómo sabrán los investigadores si el objeto misterioso era una estrella de neutrones o un agujero negro? Las observaciones futuras con LIGO, Virgo y posiblemente otros telescopios pueden detectar eventos similares que ayudarían a revelar si existen objetos adicionales en la brecha de masa.

Los científicos están emocionados porque saben que esto es solo el comienzo. A medida que los detectores se vuelvan cada vez más sensibles, se podrán observar aún más de estas señales y se podrán identificar poblaciones de estrellas de neutrones y agujeros negros en el universo con gran facilidad. 

«La brecha de masa ha sido un acertijo interesante durante décadas, y ahora hemos detectado un objeto que cabe justo dentro de él», dice Pedro Marronetti, director del programa de física gravitacional de la National Science Foundation (NSF). «Eso no puede explicarse sin desafiar nuestra comprensión de la materia extremadamente densa o lo que sabemos sobre la evolución de las estrellas. Esta observación es otro ejemplo más del potencial transformador del campo de la astronomía de ondas gravitacionales, que trae nuevas ideas con cada nueva detección «.

Fuente: Science Daily. 

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