Únete á nosa canle de Whatsapp
En agosto de 2017, os detectores LIGO-Virgo rexistraron unhas ondas gravitacionais moi diferentes ás que os científicos estaban afeitos: ían acompañadas por luz. Apoiados por máis de setenta observatorios terrestres e espaciais, os investigadores veñen de revelar que os sinais procedían da fusión de dúas estrelas de neutróns, a primeira detectada na historia.
Coma se dunha operación militar tratásese, un exército formado por máis de 3.500 científicos de todo o mundo, apoiados por terra e aire por decenas de telescopios, cumpriu cunha misión: pescudar de onde procedían as estrañas ondas gravitacionales rexistradas o pasado 17 de agosto polos dous detectores LIGO, nos Estados Unidos. A resposta foi espectacular: son froito do choque entre dúas estrelas de neutróns, as máis pequenas e densas coñecidas. É a primeira vez na historia que se detecta este fenómeno.
“Temos a sensación de que estamos a abrir unha nova era de descubrimentos do universo”, asegurou o español Xavier Barcons, director xeral do Observatorio Europeo Austral (ESO), en teleconferencia desde Chile durante o anuncio deste fito na sede central en Garching, (Alemaña).
As ondas gravitacionales (perturbacións no espazo-tempo preditas por Einstein) xa se detectaron antes en catro fusións de buracos negros. Pero nada máis ver o novo sinal (chamado GW170817), os científicos déronse conta de que respondía a un evento moi distinto: unha emisión de radiación electromagnética acompañábaa. Non podía tratarse doutra colisión de buracos negros, que non emiten luz. A orixe desta nova onda era un misterio.
A luz que viaxaba coas ondas non encaixaba porque os buratos negros non emiten luz
Tras semanas de duro traballo e no medio dun segredo digno dunha axencia de espionaxe, a operación científica ha dado os seus froitos. O cataclismo das estrelas de neutróns asociouse a unha espectacular erupción de raios gamma nunha galaxia situada a 130 millóns de anos luz, chamada NGC 4993.
“Esta observación representa o nacemento dun novo e poderoso campo que chamamos astronomía multimensaxeiro”, declarou á axencia Sinc por email Barry C. Barish, pioneiro na caza destas ondas e un dos tres premios Nobel de Física en 2017. Como explica a este medio Rainer Weiss, outro dos laureados, “o achado da fusión de estrelas de neutróns mediante ondas gravitacionais, xunto coa medida da radiación gamma co satélite Fermi, unidos ás observacións con telescopios electromagnéticos, forman un belo exemplo da ciencia que podemos facer con esta astronomía multimensaxeiro”.
Un dos moitos científicos españois que participou no descubrimento, José Antonio Font, cualifícao como “histórico”. As intensas xornadas de traballo estes dous meses impedíronlle tomarse un só día libre. “Tiven que deixar a miña vida aparcada un pouco, pero paga a pena”, di a Sinc o investigador principal do Grupo Virgo da Universidade de Valencia.
Desde o Centro de voo espacial Goddard da NASA (EEUU), Eleonora Troja non esperaba detectar algo así tan pronto “a colaboración científica LIGO leva funcionando apenas dous anos desde a súa última renovación”. “Nin nos meus mellores soños pensei que iamos obter estes resultados no primeiro intento”, recoñece a Sinc.
Os datos rexistrados por LIGO revelaban que os obxectos que xeraron este novo sinal non eran tan grandes como os buracos e a súa masa oscilaba entre 1,1 e 1,6 veces a do Sol, medidas que concordaban coas das estrelas de neutróns. Estes obxectos, que se forman coa explosión de supernovas, teñen uns 20 quilómetros de diámetro. Ademais, o sinal durou máis tempo que a rexistrada en eventos anteriores (uns 100 segundos).
“É o sinal máis forte que se detectou de ondas gravitacionales ata agora”, resalta Sascha Husa, membro do Grupo de Relatividade e Gravitación da Universitat de lles Illes Ballears que forma parte de LIGO.
Desde Italia, a colaboración científica Virgo colleu a testemuña de LIGO e precisou máis a posición da colisión coa súa outro detector: o sinal procedía dunha rexión relativamente pequena do ceo do hemisferio sur.
“Casualmente, este sinal estaba nun dos puntos case cegos de Virgo e por iso non o puido visualizar tan claramente, aínda que iso axudou de maneira indirecta á localización, debido a que indicaba que estaba xusto nese punto cego”, comenta Font, que tamén dirixe o departamento de Astronomía e Astrofísica da Universidade de Valencia.
Captado desde o aire
En paralelo, o telescopio espacial de raios gamma Fermi, que leva case dez anos orbitando a Terra en busca de fenómenos astrofísicos como este, advertiu a presenza de raios gamma, chegados dous segundos despois da detección das ondas gravitacionais.
Cos datos de LIGO e Virgo, o telescopio precisou aínda máis a localización da colisión e, acto seguido, todo o mundo púxose ao choio para localizar o sinal. En total, setenta observatorios terrestres e espaciais foron capaces de observar o evento nas súas diferentes lonxitudes de onda, un novo punto de luz similar ao dunha estrela. A NASA, a Axencia Espacial Europea e o Observatorio Europeo Austral son tres dos organismos que participaron no descubrimento.
“Co instrumento DECam do telescopio Víctor Branco de Chile descubrimos unha contraparte óptica e tamén houbo unha explosión de raios gamma. Toda esta luz indica con moita seguridade que deben ser estrelas de neutróns e non buracos negros”, apunta a Sinc Daniel Holz, investigador do departamento de Astronomía e Astrofísica da Universidade de Chicago (EEUU).
Son ‘os fogos artificiais máis grandes que te poidas imaxinar’, di un científico
Como nas deteccións anteriores, a confidencialidade e a coordinación entre os equipos de tantos países foi fundamental, algo que non é fácil; LIGO fórmano unhas 1.200 persoas, ás que se suman outras 1.300 de diferentes institucións que colaboraron no achado.
“É o espírito da colaboración. Todo o mundo suma, sente ser partícipe de algo, algo grande que marca a historia”, indica Alicia M. Sintes, investigadora principal da colaboración LIGO na Universitat de lles Illes Balears.
As observacións revelaron que as ondas gravitacionais foron producidas por dúas estrelas de neutróns en órbita espiral. As estrelas de masa media que morren como supernovas orixinan este tipo de obxectos tremendamente densos. Só unha cucharadita do seu material equivale a unha masa duns mil millóns de toneladas.
“As estrelas que son máis pequenas convértense en ananas brancas e as máis pesadas, en buracos negros”, explica Christoph Adami, profesor de Física e Astronomía da Universidade Estatal de Michigan (EEUU).
Fai uns 130 millóns de anos, ambas as estrelas atopábanse nas súas últimas órbitas espirais, separadas uns 300 quilómetros. A medida que viraban máis rápido e íanse achegando máis, se deformaron e distorsionaron o espazo-tempo de ao redor, emitindo enerxía en forma de ondas gravitacionais antes de chocar entre si.
“Iso dá lugar aos fogos artificiais máis espectaculares que che poidas imaxinar”, describe Gonzalo J. Olmo, investigador do Instituto de Física Corpuscular e do departamento de Física Teórica da Universidade de Valencia.
Por primeira vez, os investigadores detectaron unha kilonova
No momento da colisión, a maior parte das dúas estrelas de neutróns fusionáronse nun obxecto moi denso e á vez emitiron unha especie de bóla de lume de raios gamma. “Despois do Big Bang, non hai nada tan luminoso como estas erupcións”, detalla Font.
Por primeira vez, os investigadores detectaron unha kilonova, o proceso no que o material que queda tras a colisión é expulsado cara a fóra. As observacións ópticas mostran que elementos pesados como o chumbo e o ouro créanse nestas colisións e se distribúen por todo o universo.
“A detección da emisión de kilonova abre unha vía para comprender o enriquecemento químico cósmico froito dos elementos pesados e tamén para coñecer as fases finais da evolución estelar”, subliña Elena Pian, investigadora do Instituto Nacional de Astrofísica de Bolonia (Italia), que participou no achado.
A detección simultánea dos diferentes sinais que nos chegaron da colisión, tanto as ondas gravitacionais como as electromagnéticas (o que os físicos chaman mensaxeiros), inaugura unha nova era na astrofísica. Así o expresa Stefano Covino, que tamén colaborou no descubrimento. “Ábrese un abanico novo de posibilidades para que os investigadores de hoxe estuden o universo”, sostén este investigador do Instituto Nacional de Astrofísica de Merate (Italia).
Os únicos mensaxeiros que non se conseguiron detectar foron os escurridizos neutrinos, que se cre que se poderían formar en fusións deste tipo. Con todo, os diferentes aparellos que os buscan desde a Terra non atoparon ningún sinal asociado á colisión rexistrada hai dous meses.
“Os detectores de neutrinos non son como telescopios que podes apuntar nunha determinada dirección”, matiza Roberto Emparan, investigador do Instituto de Ciencias do Cosmos da Universidade de Barcelona e profesor de investigación ICREA.
O que si puideron rexistrar é a constante de Hubble, unha medida sobre a velocidade á que se expande o universo moi útil para a cosmología. Este e outros achados publicaranse desde hoxe en Nature, Physical Review Letters e nunha longa lista de publicacións. “Probablemente vaise converter no evento astronómico que máis estudos teña na historia da astrofísica”, prognostica Font. “Vai dar traballo moitísimos anos”, engade.
Tanta información cunha soa colisión foi unha sorpresa para os miles de investigadores que participan no proxecto. Cun único evento foron capaces de contrastar teorías que outras xeracións de astrofísicos formularon cando eles eran nenos.
“O soño de calquera científico é resolver polo menos un gran misterio no transcurso da súa carreira, pero imaxina solucionar tres ou catro nun par de semanas! Ninguén o podería esperar”, exclama Troja.
O descubrimento do ano
Expertos que non participaron no achado coinciden na súa importancia. “Observar este tipo de eventos permitirá explorar física máis aló do que soñariamos facer no laboratorio”, afirma Olmo. Aínda que para Emparan non está ao mesmo nivel que a primeira detección de ondas gravitacionales, destaca que será o primeiro dunha serie de descubrimentos.
“Van permitir entender moito mellor que son as estrelas de neutróns, onde se forman os elementos pesados e moitas cousas máis”, enumera o físico, que pon un símil cinematográfico. Se coas ondas gravitacionais só escoitabamos a banda sonora dunha película, coas deteccións de ondas electromagnéticas podemos ver as escenas, “en tecnicolor e son Dolbi”, compara.
Para Adami probablemente esteamos ante “o descubrimento do ano”. Na súa opinión, descubrir novas fusións de estrelas de neutróns axudaranos a medir a velocidade á que se expande o universo cunha precisión maior, o que servirá para comprender mellor a natureza do Big Bang. “É coma se entregásennos un microscopio cando antes só podiamos ver a primeira ollada. O obxecto que estamos a ver é o universo enteiro”, mantén.
