Detectan un obxecto misterioso fusionándose cun buraco negro

O detector Advanced Virgo no Observatorio Gravitacional Europeo, preto de Pisa en Italia, e os dous detectores Advanced LIGO, nos Estados Unidos, descubriron un obxecto de ao redor de 2,6 masas solares, é dicir, dentro do denominado "oco na distribución de masas". Durante moito tempo, a comunidade astronómica estivo desconcertada pola falta de observacións de obxectos compactos con masas nese intervalo dende 2,5 ata 5 masas solares. Esta misteriosa zona gris, o "oco na distribución de masas", é un intervalo de masas aparentemente demasiado pequenas para un buraco negro e demasiado grandes para unha estrela de neutróns.

Tanto as estrelas de neutróns como os buracos negros fórmanse cando estrelas moi masivas esgotan o seu combustible nuclear e explotan como supernovas. O que queda despois da explosión depende da cantidade que permanece do núcleo da estrela. Os núcleos menos masivos tenden a formar estrelas de neutróns, mentres que os máis masivos colapsan en buracos negros. Entender se existe un oco na distribución de masas no intervalo mencionado e por que, foi un enigma durante moito tempo para os científicos. Este descubrimento cuestiona, polo tanto, a súa existencia. 

Intensa onda gravitacional

A natureza do obxecto descuberto, en si mesmo, segue sendo un misterio, xa que esta observación de ondas gravitacionais, por si soa, non permite distinguir se se trata dun buraco negro ou unha estrela de neutróns. Hai uns 800 millóns de anos, o obxecto fusionouse cun buraco negro de 23 masas solares e, ao facelo, xerou un buraco negro final dunhas 25 veces a masa do Sol. A fusión emitiu unha intensa onda gravitacional que os tres instrumentos da rede detectaron o 14 de agosto de 2019, e por tanto etiquetouse como GW190814. O descubrimento acaba de publicarse en The Astrophysical Journal Letters.

Outra peculiaridade deste evento é que a fusión mostra a proporción máis pouco usual entre masas dun sistema binario rexistrado ata a data. A masa maior é aproximadamente nove veces máis masiva que a masa menor. O sinal asociado a unha fusión tan pouco usual foi claramente detectada polos tres instrumentos da rede LIGO-Virgo, cunha relación global sinal-ruído de 25. Grazas principalmente ao atraso entre os tempos de chegada do sinal nos detectores, é dicir, os dous Advanced LIGO nos EE. UU. e Advanced Virgo en Italia, a rede de tres detectores foi capaz de localizar a posición no ceo da fonte que xerou a onda nunha rexión duns 19 graos cadrados.

Cando LIGO e Virgo detectaron esta fusión, inmediatamente enviaron unha alerta á comunidade astronómica. Moitos telescopios terrestres e espaciais fixeron un seguimento en busca de luz e outras ondas electromagnéticas, pero, a diferenza do acontecido coa famosa fusión de dúas estrelas de neutróns (GW170817), detectada en agosto de 2017 e que deu lugar á chamada astronomía multimensaxeiro; neste caso, non se recolleu ningún sinal.

Segundo os científicos de Virgo e LIGO, o evento de agosto de 2019 non foi visto no espectro electromagnético por varias razóns probables. En primeiro lugar, este evento estaba seis veces máis lonxe que GW170817, o que dificulta a detección de calquera sinal electromagnético. En segundo lugar, se a colisión involucrou dous buracos negros, probablemente non houbo ningunha emisión no espectro electromagnético. En terceiro lugar, se o obxecto máis pequeno do sistema foi de feito unha estrela de neutróns, o seu compañeiro buraco negro nove veces máis masivo podería tela tragado enteira; unha estrela de neutróns engulida completamente por un buraco negro non produciría ningunha emisión electromagnética.

Mellora nos métodos de detección

“O suceso GW19081 mostra novamente o potencial da rede global de detectores para localizar estes misteriosos eventos cósmicos no espazo con maior precisión, co obxectivo de buscar calquera emisión de luz ou outras partículas. Estamos a mellorar continuamente os métodos para a detección e o seguimento das fontes de ondas gravitacionais a medida que a rede vai ampliándose”, sinala Thomas Dent, coordinador do programa de ondas gravitacionais no IGFAE.

Ademais de poñer a proba o entendemento da evolución estelar e da produción de estrelas de neutróns e buracos negros no oco de masas, a razón peculiar entre as masas do sistema binario e o feito de ser o suceso de ondas gravitacionais mellor localizado no ceo ata a data sen contrapartida electromagnética, permitiu levar a cabo novos tests da teoría da gravidade e unha nova medida da constante de Hubble, compatible con aquela obtida mediante o suceso GW170817. Observacións futuras con Virgo, LIGO e posiblemente outros telescopios poderán detectar eventos similares e axudar a responder ás numerosas preguntas que expuxo a detección de GW190814, cuxa identidade segue sendo un misterio.