El intrigante descubrimiento de un objeto más pesado que una estrella de neutrones pero más ligero que un agujero negro

Un equipo de científicos ha descubierto un objeto astronómico que nunca antes se había observado.

Tiene más masa que las estrellas muertas, conocidas como estrellas de neutrones, pero tiene menos masa que los agujeros negros.

No se pensó que tales “estrellas negras de neutrones” fueran posibles y su detección significará que habrá que repensar las ideas sobre cómo se forman tanto las estrellas de neutrones como los agujeros negros.

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El hallazgo fue realizado por un equipo internacional utilizando detectores de ondas gravitacionales en el laboratorio Virgo (Italia) y el Observatorio de Interferómetro Láser de Ondas Gravitacionales (conocido como LIGO, en Estados Unidos).

Charlie Hoy, estudiante de doctorado de la Universidad de Cardiff, Reino Unido, involucrado en el estudio, dijo que el nuevo descubrimiento transformaría nuestra comprensión del universo.

“No podemos descartar ninguna posibilidad”, dijo a la BBC. “No sabemos qué es y es por eso es tan emocionante, porque realmente cambia nuestro campo”.

“Brecha de masa”

Hoy forma parte de un equipo internacional que trabaja para la Colaboración Científica LIGO-Virgo.

El grupo internacional cuenta con detectores láser de varios kilómetros de largo que pueden detectar pequeñas ondas en el espacio-tiempo causadas por la colisión de objetos masivos en el universo.

Los datos recopilados se pueden usar para determinar la masa de los objetos involucrados.

En agosto pasado, los instrumentos detectaron la colisión de un agujero negro de 23 veces la masa de nuestro sol con un objeto de 2,6 masas solares.

Eso significaba que el objeto más ligero era más masivo que el tipo más pesado de estrella muerta o estrella de neutrones que se había observado anteriormente, de poco más de dos masas solares.

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Pero el objeto "pequeño" también era más ligero que el agujero negro más ligero observado anteriormente, de alrededor de cinco masas solares.

Los astrónomos han estado buscando tales objetos que se ubiquen en lo que ellos llaman la "brecha de masa" (entre 2,5 y cinco masas solares).

Según un artículo de la revista The Astrophysical Journal Letters, publicado este martes, el equipo de investigación cree que de todas las posibilidades, la más probable es que el objeto sea un agujero negro ligero, pero no descartan ninguna otra explicación.

Qué son las ondas gravitacionales

• Las ondas gravitacionales son una predicción de la teoría de la relatividad general.
• Llevó décadas desarrollar la tecnología para detectarlas directamente.
• Son ondas en la malla del espacio-tiempo generadas por eventos violentos.
• Las masas aceleradas producen ondas que se propagan a la velocidad de la luz.
• Las fuentes que emiten ondas gravitacionales incluyen la fusión de agujeros negros y estrellas de neutrones.
• Los laboratorios Ligo y Virgo disparan láseres en túneles largos en forma de L. Las ondas gravitaciones deberían generar perturbaciones en los láseres.
• La detección de las ondas abre el Universo a investigaciones completamente nuevas.

¿Un agujero negro ligero?

Tras haber chocado con el gran agujero negro, el misterioso objeto ya no existe. Sin embargo, debería haber más oportunidades para aprender más sobre estos cuerpos de la brecha de masa en futuras colisiones, según el profesor Stephen Fairhurst, también de Cardiff.

"Es un desafío para nosotros determinar qué es esto", dijo a la BBC. "¿Es este el agujero negro más ligero de la historia, o es la estrella de neutrones más pesada de la historia?".

Si se trata de un agujero negro ligero, no existe una teoría que explique cómo podría desarrollarse dicho objeto.

Pero el colega de Fairhurst, el profesor Fabio Antonioni, ha propuesto que un sistema solar con tres estrellas podría conducir a la formación de agujeros negros ligeros.

Sus ideas reciben cada vez más atención tras el nuevo descubrimiento.

¿Una estrella de neutrones pesada?

Sin embargo, si esta nueva clase de objeto es una estrella de neutrones pesada, entonces las teorías sobre cómo se forman también deben revisarse, según el profesor Bernard Schutz, del Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Potsdam, Alemania.

“No sabemos mucho sobre la física nuclear de las estrellas de neutrones. Por lo tanto, las personas que están mirando ecuaciones exóticas que explican lo que ocurre dentro de ellas podrían estar pensando ‘tal vez esto es evidencia de que puede haber estrellas de neutrones mucho más pesadas’”, dijo.

Se cree que tanto los agujeros negros como las estrellas de neutrones se forman cuando las estrellas se quedan sin combustible y mueren.

Si la estrella es muy grande, decae hasta formar un agujero negro, un objeto con una fuerza gravitacional tan potente que ni siquiera la luz puede escapar de su alcance.

Si la estrella inicial está por debajo de cierta masa, una opción es colapsar en una bola densa compuesta completamente por partículas llamadas neutrones, que se encuentran en el núcleo de los átomos.

El material del que están compuestas las estrellas de neutrones está tan apretado que una cucharadita pesaría 10 millones de toneladas.

Una estrella de neutrones también tiene una poderosa gravedad que la une, pero una fuerza entre los neutrones, llamada la fuerza nuclear fuerte, empuja las partículas, contrarrestando la fuerza gravitacional.

Las teorías actuales sugieren que la fuerza gravitacional superaría a la fuerza nuclear si la estrella de neutrones fuera mucho más grande que dos masas solares -como el objeto observado-, y que haría que decayera en un agujero negro.

Según el profesor Nils Andersson, de la Universidad de Southampton, Reino Unido, si el objeto misterioso es una estrella de neutrones pesada, entonces los teóricos tendrán que repensar lo que sucede en estos objetos.

"La física nuclear no es una ciencia precisa en la que sabemos todo", dijo.

“No sabemos cómo opera la fuerza nuclear fuerte en las condiciones extremas que existen en una estrella de neutrones. Por lo tanto, las teorías actuales sobre lo que sucede dentro de una conllevan cierta incertidumbre”, señaló.

La profesora Sheila Rowan, directora del Instituto de Investigación Gravitacional (IGR) de la Universidad de Glasgow, Reino Unido, dijo que el descubrimiento desafía los modelos teóricos actuales.

“Será necesario realizar más observaciones e investigaciones cósmicas para establecer si este nuevo objeto es realmente algo que nunca antes se había observado o si podría ser el agujero negro más ligero jamás detectado”, indicó.

• Un rayo láser se divide en dos túneles ubicados en forma de L.
• Los rayos separados rebotan de ida y vuelta en unos espejos ubicados en los útiles.
• Finalmente, los dos rayos de luz se recombinan y se envían a un detector
• Si hubiera ondas gravitacionales que pasan por el laboratorio, deberían alterar la configuración de los rayos láser.
• La teoría sostiene que deberían estirar y contraer muy sutilmente su espacio.
• Esto debería observarse como un cambio en la longitud de los rayos láser.
• El fotodetector captura esta señal en el rayo recombinado.

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