La colisión de dos estrellas de neutrones: Por primera vez se pudo observar el evento generador de ondas gravitacionales.
El 17 de agosto, ocurrió un gran destello de rayos gamma que duró casi dos segundos en el espacio. Este evento fue registrado por el satélite Integral de la ESA y por el satélite Fermi de la NASA.El brote de rayos gamma fue por la colisión de dos estrellas de neutrones que liberaron ondas gravitacionales. Los destellos de rayos gamma son comunes: Integral capta unos 20 al año. Pero este fue especial, ya que segundos antes de que los dos satélites detectaran la explosión, un instrumento totalmente distinto lo hizo en la Tierra.
Uno de los dos detectores del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO) registró el paso de ondas gravitacionales, las cuales aquí se explican. Esto es un descubrimiento histórico, porque por primera vez se observa liberación de ondas electromagnéticas y gravitacionales de un mismo fenómeno.
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Podemos decir que la observación de ondas gravitacionales ya es común en la web del Planetario porque le hemos informados las 4 ocaciones cuando estos fenómenos han sido detectados, pero en todas, su origen se encontraba en parejas de agujeros negros que giraban entre sí. Los dos detectores LIGO captaron este fenómeno por primera vez en septiembre de 2015, seguido de otros dos a finales de 2015 y a principios de 2017. Este 14 de agosto, tuvo lugar la cuarta observación de ondas gravitacionales, que también llegaron al instrumento europeo Virgo, en Italia. Por estas detecciones, los científicos responsables de la misión LIGO fueron galardonados con el Premio Nobel de Física este año.
Las ondas gravitacionales son el único indicio observable cuando colisionan agujeros negros. Desde estas cuatro mediciones, científicos de todo el mundo comenzaron a buscar posibles destellos relacionados con este tipo de ondas. Se piensa que otros choques de astros masivos no solo liberan ondas gravitacionales, sino también radiación electromagnética como cuando la colisión implica una o varias estrellas de neutrones, como los agujeros negros, Hasta agosto se creía que las fusiones de estrellas de neutrones podían ser la fuente de brotes de rayos gamma, pero no había observaciones concluyentes al respecto, pero se pudo observar.
NGC 4993.
“Fuimos conscientes de que estábamos presenciando algo histórico cuando vimos aparecer en nuestra red interna casi al mismo tiempo la notificación de las detecciones de Fermi y LIGO, y poco después vimos también la confirmación en los datos del instrumento SPI de Integral”, señala Carlo Ferrigno, del Centro de Datos Científicos de Integral. “Nunca antes había sucedido algo así: claramente era la marca de la fusión de estrellas de neutrones”, añadía Volodymyr.
Satélite Integral.
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La ubicación del fenómeno.
La alerta de uno solo de los tres detectores de ondas gravitacionales no habría despertado la curiosidad de forma tan repentina, pero la coincidencia del brote de rayos gamma detectado desde el espacio llevó a los científicos de LIGO y Virgo a fijarse en él. Después se vio que los dos detectores LIGO habían registrado las ondas, pero por su menor sensibilidad y a la distinta orientación, Virgo produjo una respuesta menor; aunque combinar los tres conjuntos de mediciones fue crucial para localizar la fuente.
Los datos apuntaban a una región de 28 grados cuadrados en el cielo, equivalente a unas 54 veces el diámetro de la luna; y la señal de las ondas gravitacionales mostraba una distancia de 130 millones de años luz. Por eso, muchos telescopios terrestres y espaciales comenzaron a observar ese sitio. Luego de un tiempo tras las detecciones, científicos de distintos observatorios ópticos detectaron algo distinto cerca del centro de la galaxia NGC 4993. Justo a la distancia indicada por LIGO y Virgo, era exactamente lo que, se sabía que podría apreciarse en luz visible cuando se fusionan estrellas de neutrones. Una vez conocida la posición de la fuente, nuevamente un gran número de observatorios siguieron observando esa zona durante varias días semanas en busca de luz y partículas emitidas tras la colisión.
“Se trata del brote de rayos gamma más cercano detectado entre aquellos cuya distancia hemos medido, y es con diferencia el más tenue: casi un millón de veces menos brillante que la media […]. Creemos que, dadas las propiedades poco comunes de esta fuente, los potentes chorros que surgen durante el choque de las estrellas de neutrones no apuntan hacia nosotros, como sucede en la mayoría de brotes de rayos gamma detectados”, explicaba Volodymyr.
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Después de la detección del destello, el satélite Integral lo observó por las siguientes 132 horas donde no se detectaron nuevos rayos gamma, algo importante para comprender cómo se fusionaron este tipo de estrellas. La amplia campaña de seguimiento mostró señales a lo largo del espectro electromagnético, primero en ultravioleta, visible e infrarroja, después en rayos X y, finalmente, a longitudes de onda de radio. Lo que se vió es una kilonova, es decir cuando dos estrellas de neutrones o una estrella de neutrones y un agujero negro se fusionan: el material rico en neutrones liberado durante la fusión está afectando a los alrededores, fraguando gran cantidad de elementos pesados durante el proceso.
“Este descubrimiento ha sido posible gracias a la fantástica colaboración de miles de personas que trabajan en distintos observatorios y experimentos por todo el mundo. […] Estamos encantados de que la contribución de Integral fuera clave para confirmar la naturaleza de este fenómeno tan raro, que los científicos llevan décadas buscando”, reconoce Erik,uno de los investigadores del equipo de Integral.
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La detección futura de ondas gravitacionales.
Gracias a la alta sensibilidad a los rayos gamma y a su cobertura casi total del firmamento para eventos breves, Integral es una de las mejores misiones astronómicas para la observación de brotes de rayos gamma. A finales de 2018, los sensores de LIGO y Virgo retomarán sus observaciones con una sensibilidad mejorada, y es fundamental que estén activos tantos satélites de rayos gamma como sea posible para comprobar las detecciones de ondas gravitacionales.
Por ahora la ESA trabaja en la próxima generación de experimentos con ondas gravitacionales, adentrándose en el espacio con LISA, la antena espacial de interferómetro láser, lo cual le adelantamos el pasado 29 de junio. Esa antena, con lanzamiento previsto para 2034, será sensible a ondas gravitacionales de frecuencia menor a las detectadas con instrumentos terrestres. Estas son liberadas por el choque de objetos cósmicos aún más extraños; agujeros negros supermasivos, generalmente situados en el centro de galaxias y con masas hasta miles de millones de veces superiores a las de los agujeros negros de masa estelar previamente detectados por LIGO y Virgo.
LISA ampliará el estudio de las ondas gravitacionales del mismo modo en que las primeras observaciones a longitudes de onda de infrarrojos y de radio han revolucionado la astronomía. Hasta entonces, los satélites de alta energía de la ESA seguirán contribuyendo al ámbito cada vez mayor de la astronomía de ondas gravitacionales.