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Por primera vez, los astrónomos han fotografiado directamente la formación y la expansión de un chorro de material que se mueve rápidamente cuando la poderosa gravedad de un agujero negro supermasivo desgarró una estrella que se acercó demasiado al monstruo cósmico.

Los científicos rastrearon el evento con telescopios de radio e infrarrojos, incluido el Very Long Baseline Array (VLBA) de la National Science Foundation, en un par de galaxias colisionantes llamadas Arp 299, a casi 150 millones de años luz de la Tierra. En el centro de una de las galaxias, un agujero negro 20 millones de veces más masivo que el Sol destrozó una estrella más del doble de la masa del Sol, desencadenando una cadena de eventos que revelaron detalles importantes del encuentro violento.

Solo se ha detectado un pequeño número de muertes estelares, llamadas eventos de interrupción de las mareas, o TDE, aunque los científicos han planteado la hipótesis de que pueden ser una ocurrencia más común. Los teóricos sugirieron que el material extraído de la estrella condenada forma un disco giratorio alrededor del agujero negro, emitiendo intensos rayos X y luz visible, y también lanza chorros de material hacia afuera desde los polos del disco a casi la velocidad de la luz.

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“Nunca antes hemos podido observar directamente la formación y la evolución de un jet de uno de estos eventos”, dijo Miguel Pérez-Torres, del Instituto Astrofísico de Andalucía en Granada, España.

La primera indicación vino el 30 de enero de 2005, cuando los astrónomos que usaban el Telescopio William Herschel en las Islas Canarias descubrieron una brillante ráfaga de emisión infrarroja proveniente del núcleo de una de las galaxias colisionantes en Arp 299. El 17 de julio de 2005, el VLBA reveló una nueva fuente distinta de emisión de radio desde el mismo lugar.

“Con el paso del tiempo, el nuevo objeto se mantuvo brillante en las longitudes de onda infrarroja y de radio, pero no en la luz visible y los rayos X”, dijo Seppo Mattila, de la Universidad de Turku en Finlandia. “La explicación más probable es que el grueso gas interestelar y el polvo cerca del centro de la galaxia absorbieron los rayos X y la luz visible, y luego lo re-irradiaron como infrarrojo”, agregó. Los investigadores utilizaron el Telescopio óptico nórdico en las Islas Canarias y el telescopio espacial Spitzer de la NASA para seguir la emisión infrarroja del objeto.

Las observaciones continuas con el VLBA, la red europea VLBI (EVN) y otros radiotelescopios, llevados a cabo durante casi una década, mostraron la fuente de emisión de radio en una dirección, tal como se esperaba para un chorro (Jet). La expansión medida indicó que el material en el chorro se movía a un promedio de un cuarto de la velocidad de la luz. Afortunadamente, las ondas de radio no se absorben en el núcleo de la galaxia, sino que se abren paso a través de ellas para llegar a la Tierra.

Estas observaciones utilizaron múltiples antenas de radiotelescopio, separadas por miles de millas, para obtener el poder de resolución, o la capacidad de ver detalles finos, necesarios para detectar la expansión de un objeto tan distante. El paciente, la recopilación de datos durante años, recompensó a los científicos con la evidencia de un jet.

La mayoría de las galaxias tienen agujeros negros supermasivos, que contienen de millones a miles de millones de veces la masa del Sol, en sus núcleos. En un agujero negro, la masa está tan concentrada que su atracción gravitacional es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Cuando esos agujeros negros supermasivos atraen activamente material de su entorno, ese material forma un disco giratorio alrededor del agujero negro y se lanzan chorros súper rápidos de partículas hacia afuera. Este es el fenómeno visto en las radio galaxias.

“Gran parte del tiempo, sin embargo, los agujeros negros supermasivos no devoran nada activamente, por lo que están en un estado tranquilo”, explicó Pérez-Torres. “Los eventos de interrupción de las mareas pueden brindarnos una oportunidad única para avanzar en nuestra comprensión de la formación y evolución de los chorros en las proximidades de estos poderosos objetos”, agregó.

“Debido al polvo que absorbió cualquier luz visible, este evento particular de interrupción de las mareas puede ser solo la punta del iceberg de lo que hasta ahora ha sido una población oculta”, dijo Mattila. “Al buscar estos eventos con infrarrojos y radiotelescopios, podremos descubrir muchos más y aprender de ellos”, dijo.

Tales eventos pueden haber sido más comunes en el Universo distante, por lo que estudiarlos puede ayudar a los científicos a comprender el entorno en el que se desarrollaron las galaxias hace miles de millones de años.

El descubrimiento, dijeron los científicos, fue una sorpresa. La explosión infrarroja inicial se descubrió como parte de un proyecto que buscaba detectar explosiones de supernovas en dichos pares de galaxias en colisión. Arp 299 ha visto numerosas explosiones estelares, y ha sido llamada una “fábrica de supernovas”. Este nuevo objeto originalmente fue considerado como una explosión de supernova. Solo en 2011, seis años después del descubrimiento, la parte emisora ??de radio comenzó a mostrar un alargamiento. La supervisión posterior mostró que la expansión crecía, lo que confirma que lo que los científicos están viendo es un jet, no una supernova.

 

Este fenómeno astronómico ocurre cada 15 años y podrá ser observado con un telescopio o a simple vista, según la región donde se encuentren los espectadores.

 

El planeta rojo estará mucho más cerca de la Tierra este 31 de julio, hecho que ocurre no había ocurrido desde 2003, a una distancia de 57,56 millones de kilómetros, informó la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA).

El acercamiento de Marte lo hará muy brillante al percibirlo en el cielo y más fácil de observarlo con un telescopio o a simple vista, con un resplandor de magnitud de -2.7, más brillante que Júpiter y un poco menos que Venus.

 

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Este evento astronómico sucede cada 15 años y permitirá a los espectadores que posean un telescopio, tras ajustar la visión en 75 aumentos, observar el disco de Marte tan grande como el de la Luna.

Los países que se encuentran al norte del mundo no podrán ver este fenómeno con tanta claridad mientras que los ubicados en latitud sur sí lo harán, como Suramérica, Sudáfrica y Australia.

Según el astrónomo del Observatorio de Cincinatti (Estados Unidos), Dean Regas, "se verá como un brillante faro de luz naranja elevándose en el sureste después del atardecer. Se verá mucho más brillante que cualquier estrella".

En 2003, Marte se ubicó a 55,7 millones de kilómetros de la Tierra, distancia más cercana registrada en unos 60.000 años.

 

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Los gases calientes están emergiendo de un agujero en la atmósfera solar, enviando poderosos vientos solares llenos de partículas cargadas a través del espacio y hacia nuestro planeta.

 

Estos vientos pueden generar una pequeña tormenta geomagnética el martes, predice la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). Pero, ¿qué es una tormenta geomagnética y qué significa para las personas en la Tierra? Las tormentas geomagnéticas son perturbaciones de la magnetosfera de nuestro planeta, una burbuja de espacio alrededor de la Tierra que está influenciada por su campo magnético.

“La magnetosfera puede capturar algunas de las partículas que escapan del sol, almacenándolas y energía en el espacio alrededor de la Tierra”, dijo a Newsweek el físico espacial de plasma de la Universidad de Londres Colin Forsyth. “Cuando el viento solar rápido de un agujero coronal golpea la Tierra, comprime la magnetósfera y le agrega aún más energía”. Este poderoso clima espacial puede transformar las corrientes de la magnetosfera y distorsionar sus campos.

 

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El sol es un remolino caliente de gases abrasadores, que a veces arroja miles de millones de toneladas de partículas cargadas en las eyecciones de masa coronal. Un agujero en la corona de los Suns, la capa más externa de su atmósfera, es una fuente de viento solar. La tormenta esperada del martes es el resultado de los gases que se filtran desde un agujero coronal y se mueven hacia nuestro planeta a gran velocidad.

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Los datos de una nave espacial de la NASA sugieren que el viento se mueve a más de 375 millas por segundo, informa Spaceweather.com.“Cuando el viento solar rápido de un agujero coronal golpea la Tierra, comprime la magnetosfera y le agrega aún más energía”, Forsyth. “Esto puede mejorar el ambiente de radiación espacial, que representa un riesgo para la nave espacial que orbita muy por encima de la Tierra”.

"No hay que preocuparse el campo magnético de la Tierra evitará que la mayoría de las partículas cargadas que transporta el viento solar lleguen a nuestro planeta. Sin embargo, los satélites que orbitan alrededor de la Tierra pueden ser golpeados con partículas solares."

 

Científicos italianos acaban de anunciar que, por primera vez en la historia, descubrieron un lago de agua líquida en Marte. El hallazgo reabre la pregunta sobre la presencia de vida en ese planeta vecino.

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Investigadores italianos anunciaron hoy que, por primera vez, se tienen pruebas de la presencia en Marte de agua líquida, además de salada, en un lago subterráneo bajo una capa de hielo, gracias a los resultados del radar instalado en la sonda Mars Express de la Agencia Espacial Europea (AEA).

El importante descubrimiento firmado por un equipo de investigadores italianos concluye que en una región llamada Plamun Australe, localizada en el polo sur de Marte, el perfil que dibuja el radar es muy similar al de los grandes lagos de agua líquida encontrados bajo la Antártida y Groenlandia en la Tierra.

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La investigación, que publica hoy la revista Science, fue presentada hoy en la sede de la Agencia Espacial Italiana (ASI) y fue calificada por su presidente, Roberto Battiston, como "la más importante de los últimos años".

El lago estaría situado 1,5 kilómetros bajo la superficie y tendría unos20 kilómetros de largo, de acuerdo con el artículo. El investigador principal, Roberto Orosei, señaló que el depósito tendría al menos un millón de metros cúbicos de agua.

Para descubrirlo, los investigadores italianos utilizaron la sonda europea Mars Express, que sobrevoló el área donde se encontró el lago entre marzo de 2012 y diciembre de 2015. El instrumento MARSIS de la sonda envió señales de radio a la superficie del planeta rojo. Estas ondas rebotaban en las diferentes capas de terreno y, dependiendo de la intensidad con la que regresaban hasta la nave, fue posible concluir la composición del subsuelo.

Es decir: dependiendo si en el subsuelo hay rocas, hielo, arena o, como en este caso, agua líquida, las ondas regresaran en un tiempo y con una intensidad diferentes.

 

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 La composición de los siete planetas que orbitan la cercana estrella TRAPPIST-1 es básicamente rocosa y, potencialmente, algunos podrían albergar más agua que la Tierra, según un nuevo estudio. Incluso algunos de estos exoplanetas podrían tener hasta un 5% de su masa en forma de agua volátil, aproximadamente 250 veces más que los océanos de la Tierra.
 
<p>Ilustración de varios de los planetas que orbitan a la estrella enana roja ultrafría TRAPPIST-1. / ESO/M. Kornmesser</p>
Ilustración de varios de los planetas que orbitan a la estrella enana roja ultrafría TRAPPIST-1. / ESO/M. Kornmesser
 

Hace un año se anunció el descubrimiento de los al menos siete exoplanetas que giran alrededor de la estrella enana ultrafría TRAPPIST-1, a solo 40 años luz de la Tierra, Se llaman TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g y h (en el sentido en el que aumenta la distancia de la estrella central), y se han convertido en un objetivo prioritario para buscar vida fuera del sistema solar. 

Hasta un 5% de la masa de algunos de estos exoplanetas es agua volátil, aproximadamente 250 veces más que los océanos de la Tierra

Ahora se han llevado a cabo más observaciones, tanto con telescopios basados en tierra, como la instalación SPECULOOS que el Observatorio Europeo Austral (ESO) tiene  en el Observatorio Paranal (Chile), como desde los telescopios espaciales Spitzer y Kepler de la NASA. Un equipo de científicos, liderado por Simon Grimm, de la Universidad de Berna (Suiza), ha aplicado métodos de modelado informático muy complejos a los datos disponibles y ha determinado las densidades de los planetas con mucha más precisión. Los resultados se publican en Astronomy & Astrophysics.

Las medidas de densidad, combinadas con los modelos de las composiciones de los planetas, sugieren firmemente que los siete planetas TRAPPIST-1 no son mundos rocosos estériles. Parecen contener cantidades significativas de material volátil, probablemente agua, que alcanza hasta un 5% de la masa del planeta en algunos casos, lo cual supone una gran cantidad. En comparación, solo el 0,02 % de la masa de la Tierra es agua, es decir, que tienen aproximadamente 250 veces más que los océanos de la Tierra, aunque no en forma de agua líquida.

“Las densidades, pese a ser pistas importantes sobre la composición de los planetas, no dicen nada de habitabilidad. Sin embargo, nuestro estudio es un paso importante mientras seguimos explorando si estos planetas podrían sustentar vida”, afirmó Olivier Brice Demory, coautor en la Universidad de Berna.

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TRAPPIST-1b y c, los planetas más interiores, parece tener núcleos rocosos y estar rodeados de atmósferas mucho más gruesas que la de la Tierra. Por su parte, TRAPPIST-1d es el más ligero de los planetas, con un 30 por ciento de la masa de la Tierra. Los científicos no están seguros de si tiene una gran atmósfera, un océano o una capa de hielo.

 

TRAPPIST-1e, el más parecido a la Tierra

El equipo de investigación se sorprendió por el hecho de que TRAPPIST-1e sea el único planeta del sistema un poco más denso que la Tierra, lo que sugiere que puede tener un núcleo más denso de hierro y que no necesariamente tiene una atmósfera espesa, un océano o una capa de hielo.

Resulta misterioso que TRAPPIST-1e parezca tener una composición mucho más rocosa que el resto de los planetas, además de tener posibilidades de albergar agua líquida. En términos de tamaño, densidad y de la cantidad de radiación que recibe de su estrella, es el planeta más similar a la Tierra.

En cuanto a TRAPPIST-1f, g y h, están lo suficientemente lejos de la estrella anfitriona como para que el agua pueda congelarse y formar hielos sobre sus superficies. Si tienen atmósferas delgadas, sería improbable que contuvieran las moléculas pesadas que encontramos en la Tierra, como el dióxido de carbono.

¡Por primera vez tenemos una pista que nos dice de qué están hechos los exoplanetas del tamaño de la Tierra!”, dicen los autores

“Es interesante que los planetas más densos no sean los que están más cerca de la estrella, y que los planetas más fríos no tengan atmósferas gruesas”, señala la coautora del estudio Caroline Dorn, de la Universidad de Zúrich (Suiza).

El sistema TRAPPIST-1 seguirá siendo un foco de intenso escrutinio por parte de numerosas instalaciones terrestres y espaciales, incluyendo el ELT (Extremely Large Telescope) de ESO y el futuro telescopio espacial James Webb. Los equipos de investigación también están invirtiendo esfuerzos en buscar otros planetas alrededor de estrellas rojas débiles como TRAPPIST-1. 

Respecto a cómo han determinado las masas de los siete exoplanetas, Simon Grimm explica: Los planetas de TRAPPIST-1 están tan juntos que interfieren entre sí gravitatoriamente, por lo que, cuando pasan frente a la estrella, hay un ligero cambio en los tiempos. Estos cambios dependen de las masas de los planetas, sus distancias y otros parámetros orbitales. Con el modelo informático simulamos las órbitas de los planetas hasta que los tránsitos calculados concuerdan con los valores observados y de ahí derivamos las masas planetarias”.

Atmósferas de los planetas de la zona habitable

Esta misma semana también se ha publicado en Nature Astronomy otro estudio en el que un equipo internacional analiza las atmósferas de cuatro de los planetas (d, e, f y g) del tamaño de la Tierra que orbitan dentro o cerca de la zona habitable (donde potencialmente podría haber agua líquida) de la estrella TRAPPIST-1.

Los resultados apoyan aún más la naturaleza terrestre y potencialmente habitable de tres de estos planetas estudiados (los tres primeros). Para este otro trabajo se han utilizado las observaciones de telescopio espacial Hubble, de la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA).

Referencia bibliográfica:

S. Grimm et al. “The nature of the TRAPPIST-1 exoplanets”. Astronomy & Astrophysics, 31 de enero de 2018.

Julien de Wit, Amaury H. M. J. Triaud et al. ““Atmospheric reconnaissance of the habitable-zone Earth-sized planets orbiting TRAPPIST-1”. Nature Astronomy, 5 de febrero de 2018

Zona geográfica: España
Fuente: ESO
 

Tras varias semanas de trabajar casi en secreto, una colaboración de más de 3 500 científicos nos presenta el primer fenómeno astronómico que se ve y se oye.

A los científicos, como a todo el mundo, les gusta hacer anuncios espectaculares y en años recientes nos han sorprendido varias veces. Algunos anuncios terminaron en fiascos, como en 2014, cuando la colaboración BICEP2 informó —prematuramente— que había detectado ondas gravitacionales del Big Bang (véase ¿Cómo ves? No. 186). Otras grandes noticias se han desinflado al revelarse que ciertas observaciones inicialmente asombrosas tenían una explicación trivial (véase ¿Cómo ves? No. 171).

Pero el primer anuncio de la colaboración LIGO, que opera dos detectores de ondas gravitacionales en Estados Unidos, sí cumplió la promesa. En febrero de 2016 los científicos de este equipo internacional informaron que habían detectado por primera vez las ondas gravitacionales que predijo Einstein hace 100 años (véase ¿Cómo ves? No. 208). El descubrimiento culminó con el premio Nobel de física de 2017 para los inventores e impulsores de los interferómetros LIGO (siglas en inglés de Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser). Así, cuando la colaboración anunció un segundo descubrimiento espectacular el 16 de octubre de 2017, miles de personas de todo el mundo se conectaron con interés a la transmisión en vivo por internet de la conferencia de prensa (bit.ly/2hJqXqO).

Abrió el panel France Córdova, directora de la Fundación Nacional para la Ciencia de Estados Unidos, institución que ha financiado al proyecto LIGO por espacio de casi 40 años. “Me complace anunciar que hemos detectado ondas gravitacionales provenientes del choque de dos estrellas de neutrones”, dijo Córdova. “Lo que hace más emocionante este vez hemos visto un fenómeno cósmico por medio de ‘mensajeros múltiples’: ondas gravitacionales y ondas electromagnéticas.”

Señal insólita

Luego France Córdova le cedió la palabra a David Reitze, director ejecutivo de la colaboración LIGO-Virgo (el detector Virgo, situado en Italia, se unió a la red de detección de ondas gravitacionales en agosto), quien informó que el 17 de agosto de 2017 los finísimos oídos de sus detectores captaron una tenue vibración del espacio-tiempo. Era la quinta vez que se registraban ondas gravitacionales desde septiembre de 2015 y la nueva señal no habría sido digna de mención si no fuera porque esta vez todo fue distinto, como explicaron a lo largo de la conferencia de prensa Reitze y 14 colegas más, en representación de 3 500 físicos y astrónomos de muchos países, que desde el día de la detección estuvieron trabajando frenéticamente y casi en secreto.

Tras confirmar que la señal se había registrado en los tres detectores LIGOVirgo, los científicos notaron que este susurro gravitacional era diferente. Las señales anteriores habían durado un par de segundos, pero la del 17 de agosto persistió casi dos minutos, lo que indicaba que no se debía a una colisión de hoyos negros sino de objetos más ligeros. De hecho, la señal tenía las características que se habían anticipado del canto mortal de una pareja de estrellas de neutrones en colisión, un acontecimiento que los científicos anhelaban con ansia porque sería el primer fenómeno de este tipo que además de ondas gravitacionales produciría luz. También se esperaba que aportara la solución de varios misterios añejos.

Objetos compactos

Un hoyo negro es el intenso y retorcido campo gravitacional que queda tras la muerte explosiva de una estrella mucho más grande que el Sol (véase ¿Cómo ves? No. 44). La estrella se desgarra en la explosión y lo que queda se derrumba sobre sí mismo por efecto de la gravedad. En esta prensa cósmica la materia se comprime tanto que desaparece, dejando solamente su negro fantasma gravitacional. Un hoyo negro no está hecho de nada. Por lo tanto, nada emerge de la colisión de dos hoyos negros, fuera del tenue escalofrío espaciotemporal que capturaron los científicos por primera vez en septiembre de 2015 (producido por la colisión de dos hoyos negros de unas 30 veces la masa del Sol). Las estrellas de neutrones también son cadáveres estelares, pero menos masivos (las de agosto tenían alrededor de dos veces la masa del Sol). Por ser más ligeras, tras la explosión la gravedad no las comprime hasta desaparecer como los hoyos negros, sino sólo hasta que los átomos que las componen se aplastan y sus electrones se funden con sus protones para dar neutrones. Una estrella de neutrones puede contener la masa del Sol en una bola del tamaño de la Ciudad de México. Esta esfera súper densa gira sobre su propio eje a razón de varias revoluciones por segundo y genera un campo magnético billones de veces más intenso que el de la Tierra. Las estrellas de neutrones sí contienen materia, y desde los años 70 había modelos teóricos que anticipaban que sus colisiones, además de ondas gravitacionales, producirían átomos de elementos químicos pesados y muchos tipos de luz.

(Casi) todo el oro del mundo

Los choques de estrellas de neutrones no se deben a encuentros accidentales de dos individuos que nunca se habían visto: sólo chocan las estrellas que se formaron juntas, en parejas, o sistemas “binarios”, como la mayoría de las estrellas (el Sol es una excepción). Las estrellas binarias giran una alrededor de la otra y la situación no cambia si se convierten en estrellas de neutrones (u hoyos negros) al final de sus vidas estelares. En la conferencia de prensa del 16 de octubre la astrofísica griega Vicky Kalogera, de la Universidad Northwestern y el proyecto LIGO, señaló que desde 1974 sabemos que sí existen estrellas de neutrones en pareja. Ese año Russell Hulse y Joseph Taylor, de la Universidad de Massachusetts, descubrieron un “púlsar binario” (véase ¿Cómo ves? No. 173). Luego de observarlo un tiempo dedujeron que sus componentes no se desplazaban en círculo, sino en una espiral que lentamente se iba encogiendo. Hulse y Taylor demostraron que el sistema estaba perdiendo energía exactamente al ritmo que debería si sus componentes estuvieran agitando el espacio-tiempo y emitiendo ondas gravitacionales como dos ballenas retozonas.

Kalogera observó que las estrellas de neutrones de Hulse y Taylor están separadas casi dos millones de kilómetros, y al ritmo que van no chocarán hasta dentro de 300 millones de años. En cambio las de agosto son harina de otro costal: “Cuando empezamos a oírlas con LIGO y Virgo se encontraban a sólo 320 kilómetros una de la otra y unos 100 segundos después se fusionaron”, dijo Vicky Kalogera.

También desde 1974 se sospechaba que la colisión de dos estrellas de neutrones, como crisol de alquimista, debería formar átomos nuevos de elementos químicos “pesados” (con muchos protones y neutrones en el núcleo) —plata, oro, platino, uranio y otros—, como narró en la conferencia de prensa la astrofísica italiana Marica Branchesi, del proyecto Virgo y la Universidad de Urbino.

Desde ese año, muchos trabajos teóricos han sugerido que al fusionarse las estrellas de neutrones, giran tan rápido una alrededor de la otra (imagínense dos esferas de 20 kilómetros de diámetro rondándose a más de 1 000 revoluciones por segundo), que parte de la materia que las compone sale expulsada como de las aspas de una batidora a máxima potencia. Grandes salpicaduras de materia incandescente se esparcen por el espacio y esa materia se ensambla en trillones de mueganitos hechos de muchos protones y neutrones aglomerados: núcleos atómicos de elementos pesados y sus isótopos radiactivos (un elemento se distingue de otro por el número de protones de su núcleo y los isótopos de un mismo elemento se distinguen por el número de neutrones).

Marica Branchesi observó que “muchos elementos pesados sólo se pueden formar en colisiones de estrellas de neutrones” —por ejemplo, el radio y el polonio, descubiertos por Marie Curie, y el uranio que sirve de combustible en los reactores nucleares—. Antes se pensaba que todos los elementos químicos excepto el hidrógeno, se formaban en el interior de las estrellas y en las supernovas, violentas explosiones en las que mueren las estrellas más masivas. Pero la producción de elementos pesados en las supernovas no bastaba para explicar las cantidades de estos elementos que observamos en el Universo (por ejemplo, el oro, del que las supernovas producen poco). Con los elementos que deberían generar las colisiones de estrellas de neutrones se podría completar el balance, pero nunca se había observado este proceso.

Regalo del cielo

La astrofísica Julie McEnery, científica adjunta del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma, de la NASA, explicó otro misterio cósmico que se esperaba resolver cuando se observara la primera colisión de dos estrellas de neutrones. Desde hacía tiempo los astrofísicos pensaban que a los pocos segundos de una colisión, dos chorros de materia impulsados por el giro y el intenso campo magnético salían disparados a velocidades cercanas a la de la luz por los polos de las estrellas de neutrones. La violencia de estos chorros se descargaba en un relámpago de luz de alta energía, conocida como rayos gamma. Esto daría lugar a los llamados “destellos de rayos gamma de corta duración”... si los modelos teóricos eran correctos.

El halo de átomos pesados que se forma tras la colisión es radiactivo. Los núcleos atómicos se desintegran espontáneamente en fragmentos llenos de energía que calientan la nube y la ponen a brillar. Durante varios días la nube emite un resplandor de luz visible (bautizado como “kilonova” en 2010 por el físico Brian David Metzger porque se esperaba que fuera tan intenso como miles de explosiones estelares conocidas como “novas”), que luego se irá atenuando y enrojeciendo a medida que pierde energía y que la desintegración radiactiva de los átomos originales los convierte en átomos de elementos más ligeros y estables. Todo eso sugerían los modelos teóricos acariciados por decenios sin confirmación por falta de aparatos capaces de detectar ondas gravitacionales y colisiones de estrellas de neutrones que observar. Los aparatos se diseñaron, construyeron y probaron durante 40 años y finalmente empezaron a escuchar el cielo en septiembre de 2015. La anhelada colisión de dos estrellas de neutrones se produjo el 17 de agosto de 2017. “Todas estas predicciones se confirmaron”, dijo, muy ufana, Vicky Kalogera.

Frenesí internacional

El 17 de agosto, antes de que se supiera nada, el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma captó un destello de rayos gamma, lo cual no tiene nada de extraordinario, pues estos fogonazos de radiación de alta energía son comunes (se detectan 100 o 200 al año y se conocen desde 1967, cuando unos satélites diseñados para detectar explosiones nucleares clandestinas en la Tierra captaron señales de rayos gamma del espacio). Pero, como cuenta Julie McEnery, media hora después el equipo recibió un correo electrónico de un colega que trabaja también en la colaboración LIGOVirgo: “Este destello de rayos gamma tiene un amigo interesante”, decía enigmáticamente el mensaje. Resultó que el destello de rayos gamma había ocurrido 1.7 segundos después de la sacudida gravitacional. Era casi imposible que fuera casualidad. “Y así empezó la mañana más emocionante de los nueve años que lleva el proyecto Fermi”, observa McEnery. Y lo fue porque con esta doble observación se confirmaba la sospecha añeja de que los destellos de rayos gamma de corta duración (los hay de larga, pero esa es otra historia) se deben a colisiones de estrellas de neutrones.

Los detectores LIGO, situados uno a 3 000 kilómetros del otro en Estados Unidos, sólo pueden dar una idea vaga de la dirección de la que proviene una ráfaga de ondas gravitacionales. Con el detector Virgo, en Pisa, Italia —que se acababa de integrar a las observaciones unos días antes— la procedencia se puede establecer mejor, pero no mucho: sigue siendo una parcela de cielo muy extensa. Pero si las ondas gravitacionales y el destello de rayos gamma eran dos mensajeros distintos con noticias de una misma catástrofe cósmica, los datos del telescopio Fermi permitirían precisar aun más la región de donde llegaron. La información conjunta de ondas gravitacionales y rayos gamma permitió delimitar una parcela de cielo de extensión equivalente a 60 lunas llenas, en la dirección de la constelación de la Hidra.

Era fundamental precisarlo, porque si se trataba en efecto de una colisión de estrellas de neutrones, según los cálculos teóricos cabía esperar acontecimientos interesantísimos en las horas, los días y las semanas posteriores a la emisión de las ondas gravitacionales y el destello de rayos gamma. Había que poner en marcha a toda prisa un plan de observación con telescopios de todos tipos —ópticos, infrarrojos, de rayos X, espaciales y terrestres, grandes y chicos— para no perderse ninguna de las etapas previstas: el primer resplandor azul de la kilonova durante los primeros días, el enrojecimiento posterior que indicaría la formación por desintegración de átomos más estables, las emisiones de rayos X y finalmente las ondas de radio (etapa que puede durar varios meses).

Los planes estaban establecidos y las colaboraciones listas en previsión de lo que ocurrió ese día, así que, en cuanto se descubrió que el destello de rayos gamma tenía un amiguito interesante, un ejército de astrónomos y telescopios distribuidos en más de 70 observatorios por todo el mundo puso manos a la obra para peinar la región del cielo indicada en busca de la ubicación exacta de la colisión de estrellas de neutrones. Para mala suerte de todos, el Sol estaba de intruso temporal cerca de esa región. Había que esperar a que se ocultara, e incluso así quedaban sólo un par de horas para observarla antes de que se perdiera bajo el horizonte. Los observatorios se fueron pasando la estafeta: cuando uno perdía de vista la región, otro la recogía y así, hasta que un equipo de la Universidad de Virginia, usando el pequeño telescopio Swopes situado en el cerro Las Campanas, Chile, localizó un puntito de luz nuevo en el borde de la novena galaxia que examinaron (llamada NGC4993 y situada a unos 140 millones de años luz). Inmediatamente otros equipos de astrónomos dirigieron sus instrumentos hacia esa galaxia, que durante varias semanas se convirtió en el punto más vigilado del cielo.

Nueva era

La campaña mundial de observación se llevó a cabo con discreción, lo que fue difícil con miles de personas emocionadísimas trabajando en el proyecto. Con todo, pese a algunos rumores, la noticia no se supo hasta el 16 de octubre. Ese mismo día se publicaron cerca de 30 artículos con todas las investigaciones en las revistas NatureScience y Astrophysical Journal Letters. El artículo maestro que compendia todo el esfuerzo tiene más de 3 500 autores. En la conferencia de prensa los científicos relataron sin disimular su emoción que las etapas del fenómeno se fueron sucediendo casi exactamente como anticipaban las teorías, algunas desde hace varias décadas. El “casi” es importante: las diferencias con lo que se esperaba les darán trabajo a los científicos durante meses, o quizá años. David Reitze dijo: “Para mí la gran noticia es que ya estamos usando la nueva herramienta de la astronomía de ondas gravitacionales en combinación con la astronomía electromagnética tradicional para estudiar los fenómenos más violentos del Universo. Es la primera vez que el cosmos nos presenta una película con sonido”. O más bien la primera vez que nuestros instrumentos nos permiten ver y oír el cielo al mismo tiempo. Bienvenidos a la era de la astronomía de mensajeros múltiples.

Más información

  • Bartusiak, Marcia, La sinfonía inacabada de Einstein, Ed. Océano ámbar, Barcelona, 2002.
  • Alcubierre, Miguel, “Las ondas gravitacionales”, Revista Digital Universitaria, UNAM: www.revista. unam.mx
  • Introducción a LIGO y a las ondas gravitaciones, LSC (Ligo Scientific Collaboration): www.ligo.org/sp/ science/GW-Detecting.php

 

Sergio de Régules es divulgador de la ciencia y coordinador científico de esta revista. Su libro más reciente es Cielo sangriento (Fondo de Cultura Económica, Cd. de México 2016).
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