Detección pionera de fusión entre agujero negro y estrella de neutrones

Por vez primera se ha detectado de manera clara mediante ondas gravitacionales el fenómeno de la fusión entre agujero negro y estrella de neutrones.

Las ondas gravitacionales son pequeñas ondulaciones en el espacio-tiempo y se observaron por primera vez en 2015, un siglo después de que Albert Einstein predijera su existencia en su Teoría General de la Relatividad.

Un agujero negro es básicamente el cadáver de una estrella prensada sobre sí misma por su propia gravedad, al faltarle la fuerza que la mantenía "hinchada". Una vez alcanzado ese estado colosal de compresión, su campo gravitacional se vuelve tan poderoso que absorbe todo lo que pase cerca, incluyendo la mismísima luz. Por eso no emite ni refleja luz alguna. La misma explicación puede aplicarse a una estrella de neutrones, con la salvedad de que su masa es menor y no alcanza tanta densidad como un agujero negro, por lo que la luz sí escapa de la estrella de neutrones.

Los equipos científicos de LIGO, Virgo y KAGRA, tres instalaciones de detección de ondas gravitacionales, han anunciado las primeras detecciones de ondas gravitacionales resultantes de la fusión entre agujero negro y estrella de neutrones. El equipo científico de Virgo incluye especialistas del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) en Francia.

Aunque solo han pasado unos pocos años desde la primera detección de ondas gravitacionales, la técnica ha permitido captar un amplio repertorio de fenómenos relacionados con objetos cósmicos masivos. Los detectores LIGO y Virgo ya han observado fusiones entre los miembros de parejas de agujeros negros y, con menor frecuencia, de estrellas de neutrones en parejas de este tipo. Sin embargo, dos detecciones de ondas gravitacionales en enero de 2020, tras ser analizadas minuciosamente, aportan ahora pruebas de la existencia de fusiones de un tipo distinto. Las ráfagas de ondas gravitacionales, una denominada GW200105 y la otra llamada GW200115, por sus fechas de detección, se produjeron por un proceso que ya se había predicho pero que nunca antes había sido observado: la fusión entre miembros de una pareja mixta compuesta por un agujero negro y una estrella de neutrones. Una fusión de este tipo da como resultado un agujero negro.

Recreación artística de un agujero negro y una estrella de neutrones girando una alrededor de la otra cada vez más cerca, poco antes de su colisión y su fusión. (Imagen: © Carl Knox, OzGrav - Swinburne University)

Las ondas gravitacionales contienen información valiosa sobre su fuente, como la masa de los componentes que forman la pareja o sistema binario. El análisis de las señales reveló que GW200105 era el resultado de la fusión, a unos 900 millones de años-luz de distancia de la Tierra, de un agujero negro y una estrella de neutrones, respectivamente 8,9 veces y 1,9 veces más masivos que el Sol. En cuanto a GW200115, se originó en una fusión, acaecida a unos mil millones de años-luz de distancia, entre un agujero negro y una estrella de neutrones con masas 5,7 y 1,5 veces mayores que la del Sol, respectivamente. (Fuente: NCYT de Amazings)