Observada por primera vez la luz producida por una fuente de ondas gravitacionales

Fusión de estrellas de neutrones y ondas gravitacionales

Ilustración artística de la fusión de dos estrellas de neutrones. Las rejillas deformadas representan las ondas gravitacionales. Crédito: NSF/LIGO/Universidad Estatal de Sonoma/A. Simonnet.

Por primera vez, decenas de observatorios de todo el mundo han podido observar tanto ondas gravitacionales como la radiación electromagnética procedente del mismo evento.

El 17 de agosto de 2017, el observatorio LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) en Estados Unidos, junto con el interferómetro VIRGO en Italia, detectaron ondas gravitacionales pasando por la Tierra. Este quinto evento detectado de ondas gravitacionales, fue apodado GW170817. Unos dos segundos más tarde, dos observatorios espaciales, los telescopios espacial Fermi e INTEGRAL, detectaron un estallido de rayos gamma corto en la misma zona del cielo.

La red del observatorio avanzado LIGO-Virgo ubicó la fusión dentro de una gran región del cielo austral, del tamaño de varios cientos de lunas llenas, que contiene millones de estrellas. A medida que caía la noche sobre Chile, muchos telescopios estudiaron detenidamente esa zona del cielo en busca de nuevas fuentes. Eso incluyó a los telescopios VISTA y al telescopio de sondeo del VLT (VST), ambos en el Observatorio Paranal, el telescopio italiano REM (Rapid Eye Mount) en el Observatorio la Silla, el Telescopio de 0,4 metros LCO en el Observatorio Las Cumbres, y DECcam en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo. El primero en anunciar que había visto un nuevo punto de luz fue el Telescopio Swope de 1 metro. Apareció muy cerca de NGC 4993, una galaxia lenticular en la constelación de Hidra, y las observaciones de VISTA señalaron claramente esta fuente en longitudes de onda infrarrojas casi al mismo tiempo. Dado que la noche se movía hacia el oeste, los telescopios de la isla de Hawái Pan-STARRS y Subaru también la captaron y observaron su rápida evolución.

ESO puso en marcha uno de las mayores campañas de observación de “eventos impredecibles” (ToO, Target of Opportunity) jamás creadas y muchos telescopios, tanto de ESO como de colaboradores de ESO, observaron el objeto durante las semanas que siguieron a la detección. El VLT, el NTT, el VST, el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros y ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), todos observaron el evento y sus efectos en una amplia gama de longitudes de onda. Unos 70 observatorios de todo el mundo observaron también este evento, incluyendo el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA.

Las estimaciones de distancia de los datos recogidos tanto en ondas gravitacionales como en las demás observaciones concuerdan con que GW170817 está a la misma distancia que NGC 4993, a unos 130 millones años luz de la Tierra. Esto hace que la fuente sea tanto el evento de ondas gravitacionales como la explosión de rayos gamma más cercanos detectados hasta ahora.

Kilonova en NGC 4993

Mosaico de imágenes de VISTA de NGC 4993 mostrando a la cambiante kilonova. Crédito: ESO/N.R. Tanvir, A.J. Levan y la colaboración VIN-ROUGE.

Las ondas en el espacio-tiempo, conocidas como ondas gravitacionales, son creadas por masas en movimiento, pero solo podemos detectar las más intensas, generadas por los rápidos cambios de velocidad de objetos muy masivos. Un evento de este tipo es la fusión de estrellas de neutrones, núcleos extremadamente densos de estrellas muy masivas que colapsan tras explotar como supernovas. Hasta ahora, estas fusiones han sido la principal hipótesis para explicar los estallido de rayos gamma cortos. Se espera que, a este tipo de evento, le siga un evento explosivo (conocido como kilonova) 1.000 veces más brillante que la típica nova.

Las detecciones casi simultáneas de las ondas gravitacionales y los rayos gamma de GW170817 hacen que se tengan esperanzas de que este objeto sea un ejemplar de la tan buscada kilonova, y las observaciones han revelado propiedades notablemente cercanas a las predicciones teóricas. Hace más de 30 años que se postuló la existencia de las kilonovas, pero esta es la primera observación confirmada.

Tras la fusión de dos estrellas de neutrones, una explosión de elementos químicos pesados radiactivos de rápida expansión se alejó de la kilonova a una quinta parte de la velocidad de la luz. El color de la kilonova cambió de muy azul a muy roja durante los días posteriores, el cambio más rápido observado en explosiones estelares.

Se detectó la presencia de cesio y telurio expulsado de las estrellas de neutrones en fusión. Estos y otros elementos pesados, producidos durante la fusión de las estrellas de neutrones, serían lanzados al espacio por la posterior kilonova. Estas observaciones enlazan la formación de elementos más pesados que el hierro mediante reacciones nucleares dentro de objetos estelares de alta densidad.

“Los datos que tenemos hasta ahora encajan de forma increíble con la teoría. Es un triunfo para los teóricos, una confirmación de que los eventos de LIGO-VIRGO son absolutamente reales y un logro para ESO por haber reunido un sorprendente conjunto de datos sobre la kilonova”, indica Stefano Covino, autor principal de uno de los artículos.


Fuente: ESO

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  • Jose

    La detección de las ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos estrellas de neutrones –GW170817– ha permitido fijar en 70 km/s por mega parsec * el incremento de la velocidad de la expansión del universo en los 130 millones de años luz que nos separan del origen de dicha fusión.
    Haciendo el cálculo con la velocidad de la luz y la edad del universo se obtiene un valor casi idéntico. Parece que en realidad lo que determina la supuesta edad del universo es su visibilidad, con independencia de cualquier explosión inicial, de forma que la Teoría del Big Bang sería incorrecta o, al menos, pierde uno de sus grandes apoyos.
    https://molwick.com/es/leyes-gravitacionales/172-ondas-gravitacionales.html#big-bang