Por primera vez, detectan ondas gravitacionales del choque de dos estrellas y observan su imagen óptica

El jueves 17 de agosto al mediodía, mientras en la Argentina la jornada transcurría con el ajetreo acostumbrado, los dos detectores LIGO de ondas gravitacionales ubicados en Washington y Luisiana (cuyos creadores merecieron el premio Nobel de Física de este año), y otro similar ubicado en Pisa, Italia, llamado Virgo, dieron la señal de largada a una carrera para registrar lo que se convirtió en un hito en la historia de la astronomía: por primera vez se pudo observar el choque de dos estrellas de neutrones, tanto por la detección de las ondulaciones en el espacio-tiempo que produjo como por la luz llegada desde el espectacular cataclismo astrofísico.

"Es la primera vez que vemos un evento cósmico con múltiples tecnologías", se entusiasma el argentino Mario Díaz, primer autor del trabajo que hoy publica la revista Physical Review Letters, y del que además son coautores Lucas Macri (sin relación directa con la familia del presidente) y Diego García Lambas, también argentinos. Los tres científicos, que trabajan en la Universidad de Texas del Valle del Rio Grande, en la Universidad de Texas A&M y en la Universidad Nacional de Córdoba, respectivamente, dirigen la colaboración Toros, que integró un grupo de alrededor de 60 observatorios que lograron captar la imagen de la explosión.

"Lo primero que se registró fue la llegada de las ondas gravitacionales –cuenta Díaz–. Dos segundos más tarde, el observatorio espacial Fermi registró un estallido breve de rayos gamma de dos segundos. Gracias a que contábamos con tres detectores pudimos triangular con un error de 30 grados cuadrados el área del espacio donde se originó la explosión. Enseguida me llegó un whastsapp que decía: «estrella de neutrones». Ahí nomás les avisé a ellos, antes de esperar la indicación oficial, porque hay que trabajar rápido. Al caer la noche, los observatorios ópticos se pusieron a buscar."

"LIGO no solamente localiza el evento, sino que también le dice a uno más o menos a qué distancia ocurrió –agrega Macri–. Esa precisión nos daba una «tajada» bastante chiquita del universo y de la que ya teníamos catálogos de galaxias. En esa parte había 50 posibles."

El primero que divisó el nuevo punto de luz semejante a una estrella sobre el borde de una galaxia ubicada a 130 millones de años luz de la Tierra fue el telescopio Swope, de la Institución Carnegie, en Las Campanas, California, a 11 horas de la detección. El segundo fue el Observatorio de Bosque Alegre, a 50 km de Córdoba, fundado por Sarmiento en 1871 y cuya estación astrofísica fue inaugurada por Enrique Gaviola en 1942. Finalmente, cerca de 60 observatorios terrestres y espaciales observaron el evento en distintas longitudes de onda.

"Es la colisión más cercana, y la señal más intensa y más larga que hayan registrado hasta ahora los detectores de ondas gravitacionales –destaca Díaz–. ¡Fue un regalo! Que aparezca de esa manera, con tanta claridad... Pudimos observarla en rayos gamma, ondas gravitacionales, en la luz visible, radiación infrarroja, ultravioleta, rayos X. Y tiene todas las características de algo que nunca se vio antes."

Los signos del evento, denominado GW170817, indicaban que dos objetos de entre 1,1 y 1,6 veces la masa del Sol estaban orbitando uno alrededor del otro separados sólo por 300 km y acumulando velocidad (hasta llegar a alrededor de un tercio la de la luz) a medida que iban acortando la distancia. Las protagonistas de esta danza cósmica eran dos estrellas de neutrones (son las que quedan reducidas a estos componentes del núcleo atómico –que integran junto con el protón– cuando la gravedad llega a presiones internas que desintegran los átomos y las hacen explotar en supernovas).

Las estrellas neutrónicas son los objetos más pequeños y densos que se conocen en el universo. "En lugar de tener un radio de 1.000.000 de km, como el Sol, pueden tener 20 km de diámetro y ser tan densas que una cucharita de ese material pesaría cerca de mil millones de toneladas en la Tierra", explica Díaz.

A medida que las estrellas se aproximaban en una ceremonia caníbal que puede durar millones de años, distorsionaban y formaban "arrugas" en el espacio-tiempo. Esas ondas gravitacionales se detectaron durante 100 segundos. Luego, al chocar y fusionarse, despidieron un haz de luz en forma de rayos gamma que fue detectado en la Tierra por el observatorio Fermi.

"Antes de que se detectaran ondas gravitacionales –ilustra Díaz–, ya sabíamos que existían estrellas binarias. Russell Hulse y Joseph Taylor recibieron el Premio Nobel en 1993 por haber descubierto un pulsar binario a partir de ondas de radio. Midiendo durante casi diez años la pérdida de energía gravitacional potencial, ellos mostraron que la Teoría de la Relatividad General de Einstein era la única de las conocidas que explicaba el acercamiento como un efecto de pérdida de energía, que por lo tanto tenía que estar siendo emitida como ondas gravitacionales. Ése es el primer registro indirecto de ondas gravitacionales, hace 30 años, y es lo que ofreció el respaldo más importante para la construcción de LIGO."

Los científicos están exultantes porque, gracias a la "observación de mensajeros múltiples" de esta colisión estelar, se resuelven varios misterios a la vez. La medición de la bola de fuego de rayos gamma, combinada con la detección de ondas gravitacionales, confirma que éstas viajan a la velocidad de la luz.

"Para controlar los tratados de eliminación de pruebas nucleares, en la década de los sesenta se pusieron en órbita satélites que detectan la radiación asociada (rayos gamma) –explica Díaz–. La sorpresa fue que no vieron nada en la Tierra, pero sí en el cielo. Después de 20 o 30 años de estudiar las explosiones de rayos gamma, que son tremendamente energéticas, las separaron en dos tipos: las que duran más de dos segundos (el 90% de la energía se emite en dos segundos) y las que la emiten en menos, quiere decir que son muy intensas. En los últimos años quedó en claro que las primeras están relacionadas con el colapso de estrellas en supernovas. El gran misterio eran las de menos de dos segundos. Se especulaba que correspondían a la fusión de dos estrellas de neutrones, o de una estrella de neutrones y un agujero negro. Es decir, objetos muy compactos. Pero hasta ahora no se había comprobado. En general, es muy difícil ver una contrapartida óptica porque están muy lejos, pero esta vez lo logramos."

Las nuevas observaciones también ofrecen pruebas experimentales de la predicción de los astrónomos teóricos de que el material remanente del choque de estrellas neutrónicas sale volando hacia lugares lejanos del espacio, y que en estos eventos se crean elementos pesados, tales como plomo y oro, que luego son dispersados por el universo.

"La mayoría del oro que hay en la Tierra viene de fusiones de estrellas de neutrones que esparcieron ese material por la Via Láctea –dice Macri–. El calcio de nuestros dientes viene de explosiones de supernovas comunes. Somos polvo de estrellas."

Para comprender la distancia y la violencia de estos abrazos cósmicos, baste con mencionar que "Si se produjeran en nuestra propia galaxia el sonido de la onda gravitacional sería 10.000 veces más fuerte, y la intensidad de los rayos gamma, 1.000.000 de veces mayor –subraya García Lambas–. Y si el chorro de radiación estuviera orientado hacia nosotros, nos aniquilaría."

El avance marca el punto de inicio de un nuevo tipo de astronomía: la de "mensajeros múltiples". Según la revista Nature, se multiplican en el mundo las iniciativas para extender una red de pequeños telescopios, en muchos casos robóticos, para complementar la detección de ondas gravitacionales con observaciones ópticas y en otras longitudes de onda. "Algunos lo comparan con ver, oír y gustar al mismo tiempo los eventos astrofísicos", afirma la publicación.

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