Las ondas reveladoras en la estructura del espacio-tiempo han revelado la existencia de un cósmico objeto que los científicos no pueden clasificar definitivamente.
Sea lo que sea, el objeto fue engullido repentinamente por un agujero negro que pesaba 23.2 veces la masa de nuestro sol, a 800 millones de años luz de distancia. Las ondas gravitacionales arrojadas por esa fusión violenta fueron captadas en agosto pasado por los detectores gemelos del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser, o LIGO, y por el detector de ondas gravitacionales Virgo en Italia.
Los patrones de ondas gravitacionales revelaron que el objeto más pequeño era 2.6 veces más masivo que nuestro sol. Y ahí es donde surge el problema de clasificación.
Los astrónomos han catalogado agujeros negros que son tan livianos como cinco masas solares, y estrellas de neutrones que son tan pesadas como 2.5 masas solares. Pero esta es la primera vez que encuentran evidencia definitiva de algo que se encuentra entre esos dos límites.
La detección recientemente reportada, descrita hoy en un artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters, completa lo que se pensaba que era » brecha de masa «dictada por la física y la evolución estelar.
» Hemos estado esperando décadas para resolver este misterio «, dijo en un comunicado de prensa el coautor del estudio, Vicky Kalogera, astrónomo 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 rompe un récord».
Otro coautor, Patrick Brady, de la Universidad de Wisconsin en Milwaukee, dijo que es probable que el hallazgo cambie la forma en que los científicos hablan sobre las estrellas de neutrones y los agujeros negros, dos de los habitantes más exóticos de la colección celestial. «La brecha de masa puede de hecho no existir en absoluto, pero puede deberse a limitaciones en las capacidades de observación», dijo. «El tiempo y más observaciones lo dirán».
LIGO y Virgo pueden detectar colisiones titánicas que involucran agujeros negros o estrellas de neutrones midiendo las ligeras distorsiones espaciales creadas por las ondas gravitacionales que se desprenden. El físico Albert Einstein predijo que tales ondas deberían existir, según su teoría general de la relatividad, pero no se observaron directamente hasta 2015 (lo que llevó a un Premio Nobel para los líderes de LIGO).
LIGO tiene una dosis doble de detectores en Hanford, Washington, y en Livingston, Luisiana, para protegerse contra las señales espurias que podrían ser causadas, por ejemplo, por la actividad sísmica. Cada detector consta de un complejo de túneles en forma de L, que mide 2.5 millas de lado. Dentro de los túneles, los rayos láser rebotan de un lado a otro, y las diferencias en el tiempo de viaje de la luz pueden indicar interrupciones de las ondas gravitacionales. Los instrumentos son lo suficientemente sensibles como para medir cambios en la distancia que son 10,000 veces más pequeños que el ancho de un protón.
El gran evento del año pasado, designado GW190814, ocurrió el pasado 14 de agosto y fue recogido por los detectores de LIGO y el detector de Virgo. . Otros astrónomos fueron alertados de inmediato para buscar destellos de luz que pudieran estar asociados con el evento. Tales observaciones coordinadas fueron cruciales en un caso en 2017 que involucró la fusión de dos estrellas de neutrones. Si una estrella de neutrones estuvo involucrada en el choque del pasado agosto, podría haber habido un destello similar.
No se detectó tal destello, y los astrónomos dijeron que podría haber una variedad de explicaciones para eso: Una posibilidad es que el evento estuviera tan lejos que cualquier destello sería demasiado tenue para ser visto, incluso si el objeto misterioso fuera una estrella de neutrones. Otra posibilidad es que el agujero negro podría haber consumido la estrella de neutrones en un solo trago sin flash, como Pac-Man comiendo un punto de videojuego.
Si ambos objetos fueran agujeros negros, es probable que nunca haya habido Luz para ver. Pero había muchas ondas gravitacionales: parte de la masa de los dos objetos combinados, que representa aproximadamente una quinta parte de la masa de nuestro sol, se convirtió directamente en energía, de acuerdo con Einstein E = mc 2 ecuación. El patrón de las ondas y su intensidad es lo que proporcionó a los investigadores los datos sobre los objetos que se estrellaron.
Actualmente, no hay suficientes datos para determinar si el objeto misterioso era un agujero negro, una estrella de neutrones o algo aún más exótico. . Pero existe la posibilidad de que las futuras observaciones de otros objetos en la brecha de masa revelen suficientes pistas adicionales para resolver el misterio.
“La brecha de masa ha sido un rompecabezas interesante durante décadas, y ahora hemos detectado un objeto que encaja justo dentro de él «, dijo Pedro Marronetti, director del programa de física gravitacional de la National Science Foundation. “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 del potencial transformador del campo de la astronomía de ondas gravitacionales ”.
LIGO es financiado por la National Science Foundation y operado por Caltech y MIT. El equipo de LIGO-Virgo ha programado un seminario web de Zoom de una hora a las 7 a.m. PT 25 de junio para proporcionar una inmersión más profunda en los últimos resultados y otras investigaciones de ondas gravitacionales. La presentación, que forma parte de la serie de seminarios web LIGO-Virgo-KAGRA, está dirigida a un público científico. Para registrarse, siga este enlace.
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