Primeras observaciones de pares “combinados” de agujero negro y estrella de neutrones
30/6/2021 de Virgo / The Astrophysical Journal Letters
Rainbow Swirl es una imagen artística inspirada en el evento de fusión entre una estrella de neutrones y un agujero negro. Crédito: Carl Knox, OzGrav – Swinburne University
Las colaboraciones científicas Virgo, LIGO y KAGRA anunciaron hoy la primera observación nunca vista de sistemas binarios formados por una estrella de neutrones (EN) y un agujero negro (AN). Esto ha sido posible gracias a la detección, en enero de 2020, de señales gravitatorias (apodadas GW200105 y GW200115 por las fechas de sus detecciones) emitidas por dos sistemas, en los cuales un agujero negro y una estrella de neutrones, girando uno alrededor de la otra, se fusionaron en un único objeto compacto. La existencia de estos sistemas fue predicha por la comunidad astronómica hace varias décadas, pero nunca habían sido observadas con seguridad, ya fuese por señales electromagnéticas o gravitatorias, hasta ahora. El resultado y sus implicaciones astrofísicas han sido publicadas hoy en The Astrophysical Journal Letters.
«Hasta ahora hemos observado pares de agujeros negros o pares de estrellas de neutrones mediante observaciones de radiación electromagnética o a través de ondas gravitacionales. El par de un agujero negro y una estrella de neutrones era el «sistema binario perdido» por el que la comunidad astronómica siempre se estaba preguntando», comenta Astrid Lamberts, investigadora del CNRS y miembro de la colaboración Virgo en el laboratorio Artemis, Observatoire de la Côte d’Azur, en Niza. «Este descubrimiento muestra una vez más cómo los detectores de ondas gravitacionales están ampliando nuestro horizonte, permitiéndonos observar aquello que hasta ahora literalmente no podíamos ver.»
Las señales gravitatorias detectadas en enero codifican información valiosa sobre las características físicas de los sistemas, tales como la masa y la distancia de los dos pares de estrella de neutrones y agujero negro (ENAN), así como sobre los mecanismos físicos que han generado estos objetos y han hecho que colapsen. El análisis de la señal ha mostrado que el agujero negro y la estrella de neutrones que originaron GW200105 son, respectivamente, de alrededor de 8,9 y 1,9 veces tan masivos como nuestro Sol y que su fusión tuvo lugar hace unos 900 millones de años, cientos de millones de años antes de que los primeros dinosaurios aparecieran en la Tierra. En el caso del evento GW200115, los científicos de Virgo, LIGO y KAGRA estiman que los dos objetos compactos tenían masas de unas 5,7 (para el AN) y 1,5 (para la EN) veces la masa del Sol y que se fusionaron hace casi mil millones de años.
El resultado anunciado hoy, junto con las docenas de detecciones realizadas por Virgo y LIGO hasta la fecha, nos permiten, por primera vez, una observación cercana de uno de los fenómenos más violentos y raros del Universo, y dibujar una imagen inédita de las concurridas y caóticas regiones que son uno de los posibles entornos en donde se generan estos eventos. Además, la información detallada que hemos empezado a recopilar sobre la física de las fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones, nos ofrece la oportunidad de poner a prueba las leyes fundamentales de la física en condiciones extremas, que obviamente nunca podremos ser capaces de reproducir en la Tierra. «El descubrimiento anunciado hoy es una gema más en el tesoro del tercer período de observación de LIGO-Virgo», añade Giovanni Losurdo, portavoz de Virgo e investigador del INFN. «LIGO y Virgo continúan desvelando colisiones catastróficas, nunca antes observadas, arrojando luz sobre un paisaje cósmico genuinamente nuevo. Ahora estamos actualizando los detectores con el objetivo de mirar mucho más allá en las profundidades del cosmos, buscando nuevas gemas, persiguiendo una comprensión más profunda del universo en el que vivimos.»
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