La extraordinaria colisión de una estrella de neutrones y un agujero negro captada por primera vez

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Hoyo negro
Impresión artística de una estrella de neutrones que cae en un agujero negro.

En el transcurso de 10 días los científicos han detectado dos colisiones entre una estrella de neutrones y un agujero negro.

Era algo que los investigadores ya habían previsto que podía ocurrir, aunque no sabían con cuánta frecuencia.

Y ahora, una vez observado, algunas ideas sobre cómo se forman las estrellas y las galaxias tendrán que ser revisadas.

"Nos va a tocar reescribir nuestras teorías", dijo efusivamente Vivien Raymond, profesor de la Universidad de Cardiff, en Reino Unido.

El académico, especializado en astrofísica, le dijo a la BBC que estos resultados, que la mayoría de los científicos consideran sorprendentes, son ciertamente "fantásticos".

"Hemos aprendido una nueva lección. Cuando asumimos algo, después de un tiempo se suele probar que estábamos equivocados. Así que tenemos que mantener nuestras mentes abiertas y ver lo que el Universo nos está diciendo", agregó Raymond.

Los agujeros negros son objetos astronómicos con una fuerza de gravedad tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de ellos.

Las estrellas de neutrones son estrellas muertas que tienen una alta densidad. Solo para hacerse una idea de cuán densas son, basta decir que una cucharadita del material que compone una estrella de neutrones podría llegar a pesar cerca de 4.000 millones de toneladas.

Geo 600
Gran parte del trabajo necesario para el avance se realizó en el interferómetro láser GEO600 de Europa.

Ambos objetos son "monstruos" cosmológicos, pero los hoyos negros son considerablemente más grandes que las estrellas de neutrones.

En la primera colisión, detectada el 5 de enero de 2020, un agujero negro con un tamaño seis veces mayor a nuestro Sol se estrelló contra una estrella de neutrones 1,5 más grande que nuestro astro solar.

En la segunda colisión, que ocurrió 10 días después, un hoyo negro con una masa 10 veces superior al Sol de nuestro sistema se unió con una estrella de neutrones con un tamaño equivalente a dos veces el Sol.

Cuando colisionan objetos de esta envergadura, se crean bucles en la tela del tiempo que se conocen como ondas gravitacionales. Y esos bucles u ondulaciones son los que han detectado los científicos.

Los investigadores miraron así los registros anteriores con ojos nuevos y es probable que muchas de ellas hayan sido colisiones similares.

Teorías a revisar

Aunque los investigadores ya habían detectado la colisión de dos agujeros negros y también la de dos estrellas de neutrones, esta es la primera vez que han visto a una estrella colisionar contra un agujero negro.

Pero ¿por qué importa?

Por varias razones, pero sobre todo por una: de acuerdo a teorías creadas en base a otras observaciones, se consideraba que las estrellas de neutrones tendían a colisionar con otras estrellas de neutrones, y lo mismo aplicaba a los agujeros negros.

Mapa BBC
Mapa BBC

De hecho, hay factores que reducen las opciones de que se unan dos objetos distintos en el espacio.

Pero la detección de estas dos colisiones, sobre lo que se publicó en la revista Astrophysical Journal Letters, podría desafiar este principio.

Por ejemplo, podría conducir a otra serie de teorías, como la que asume que los hoyos negros y las estrellas de neutrones están, de hecho, juntas en el espacio.

Esta teoría alternativa implicaría que las estrellas y las galaxias se forman de una manera distinta a la que establece el marco teórico sobre la formación del cosmos.

Por ejemplo, durante miles de millones de años, las estrellas han producido muchos los bloques fundacionales sobre los que se han construido estructuras cósmicas más grandes, como planetas y galaxias.

Además, lo que se produce entre las estrellas, que llamamos elementos pesados —como hierro, carbono y oxígeno—, está directamente relacionado con la proporción de pares de estrellas de neutrones y agujeros negros en el Universo.

Hoyo negro.
Un agujero negro tiene una gravedad tan potente que ni la luz puede escapar.

La fuerza con la que las estrellas expulsan el material que llevan dentro una vez explotan también está relacionada con este equilibrio entre agujeros y estrellas de neutrones.

En conclusión, estos nuevos hallazgos sugieren que las estrellas producen menos elementos pesados y los expulsan con menor fuerza de lo que se pensaba, lo que tiene diversas implicaciones en la observación del Universo.

"Una imagen más rica"

Ninguna teoría puede explicar a la perfección lo que los astrónomos ven en el cielo.

Pero de acuerdo al profesor Vivien Raymond, muchas de las ideas pueden ser "adaptadas" para que encajen mejor en lo que ya sabemos.

Para Sheilan Rowan, académica de la Universidad de Glasgow, en Escocia, las observaciones sobre el tipo y la frecuencia de las colisiones entre agujeros negros y estrellas de neutrones en los últimos seis años han creado un cuadro más detallado de las dinámicas que suceden en el interior de las galaxias.

"Lo que todo esto nos está dando es una imagen más rica de la evolución de las estrellas. Esta última observación es otro principio de nuestro entendimiento de lo que ocurre allá afuera en el Universo y el modo en que éste se convirtió en lo que vemos hoy", le dijo Rowan a la BBC.

Las colisiones fueron detectadas al medir ondas causadas por los cambios repentinos en las fuerzas gravitacionales que ocurren cuando dos cuerpos se estrellan.

estrella de neutrones
Una estrella de neutrones es una gran generadora de metales superpesados.

Es muy similar, teniendo en cuenta las proporciones, a cuando se lanza una piedra en una masa de agua y se forman una ola que se expande.

Estas llamadas ondas gravitacionales viajan cientos de millones de años luz a través del espacio y fueron registradas por detectores en el estado de Washington y Luisiana, en EE.UU., y el detector Virgo ubicado en el centro de Italia.

Estos conforman el observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro de luz avanzado (conocido por las siglas Aligo).

Para cuando nos alcanzan, las ondas son diminutas, de un ancho menor al de un átomo. De hecho, los detectores de este tipo de ondas son uno de los instrumentos más sensibles jamás construidos por el hombre.

En el futuro, el equipo espera detectar colisiones entre estrellas de neutrones y agujeros negros que también sean observadas por telescopio, tanto en el espacio como en la superficie de la Tierra.

Esto permitirá a los científicos averiguar más sobre los materiales superpesados de los que están hechas las estrellas de neutrones.

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