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El choque de estrellas más violento del Universo ha originado un agujero negro

La fusión extrema de dos estrellas de neutrones ha producido poderosas ondas gravitacionales que fueron captadas por el detector LIGO, en EE. UU. Como resultado, se formó el tipo de objeto más denso que existe.

Dos estrellas de neutrones se fusionaron en una violenta colisión, lo que probablemente dio origen a un agujero negro. Impresión artística.
Dos estrellas de neutrones se fusionaron en una violenta colisión, lo que probablemente dio origen a un agujero negro. Impresión artística.
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Los científicos que trabajan con el Observatorio LIGO Livingston han confirmado la detección de ondas gravitacionales que provienen de la fusión de dos estrellas de neutrones. Estos astros tenían más masa de lo normal, por lo que el nuevo cuerpo formado debió haber colapsado hasta convertirse en un agujero negro.

El pasado 25 de abril, los dos rayos de luz láser del detector LIGO se alteraron de forma casi imperceptible. Se trataba de una deformación del espacio-tiempo que un grupo de científicos no pasó por alto. Los responsables del experimento analizaron durante varios meses aquella detección y finalmente concluyeron que la señal era una onda gravitacional producida por el choque de dos estrellas de neutrones, uno de los fenómenos más violentos del Universo.

Representación de la fusión de dos estrellas de neutrones detectada por el instrumento LIGO.

Las estrellas de neutrones se forman cuando las estrellas más masivas que el Sol llegan al final de sus vidas y explotan en supernovas. Una vez que las capas externas del astro quedan destruidas, su núcleo desnudo se sigue contrayendo: sus protones y electrones se hacinan entre sí hasta convertirse en neutrones. Entonces, termina como una esfera que concentra más masa que el Sol, pero que mide apenas 10 kilómetros de diámetro, más pequeña que una ciudad.

La fusión de objetos tan densos como estos (donde una cucharadita de materia pesa más de mil millones de toneladas) producen ondas gravitacionales que se expanden a la velocidad de la luz en todas direcciones. Son como las ondas que produce una piedra al caer en un estanque lleno de agua.

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La primera detección de onda gravitacionales se produjo en septiembre del 2015. La señal era la deformación del espacio-tiempo producida por dos agujeros negros que se fusionaron en un lejano rincón del cosmos.

El inevitable colapso en un agujero negro

El pasado abril, la señal llegó a la Tierra con una intensidad muy débil, pero el instrumento LIGO pudo rastrear los detalles del evento: sucedió a 500 millones de años luz de distancia, es decir, hace 500 millones de años, cuando la vida recién se manifestaba en nuestro planeta. Eran dos estrellas de neutrones con masas de 1,5 y 1,7 veces la del Sol, y formaban un sistema estelar binario (se orbitaban entre sí).

“Lo más sorprendente de esta fusión es que se trate de estrellas tan masivas, de hecho, es la mayor que hemos observado hasta ahora”, revela Alicia Sintes, científica principal del grupo de LIGO en la Universitat de les Illes Balears.

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Se estima que las estrellas de neutrones no pueden tener una masa mayor a tres soles. Pero el producto de la unión detectada supera ese límite. “Tras su fusión, lo más probable es que hayan formado un agujero negro de más de tres masas solares”, explica Sintes.

Un agujero negro es aún más denso que la estrella de neutrones. Concentran demasiada masa para su tamaño, a tal punto que deforman al extremo el espacio-tiempo y su fuerza de gravedad no dejan escapar nada, ni siquiera la luz.

Representación de un agujero negro. Crédito: NASA

Los científicos de EE. UU. ubicaron la señal en el cielo gracias a la colaboración de Virgo, el detector de ondas gravitacionales ubicado en Italia. Lo resultados de su investigación se publicarán en Astrophysical Journal Letters.

“La composición interna de las estrellas de neutrones sigue siendo muy desconocida. Es posible que estén hechas solo de neutrones, pero también podría ser materia mucho más exótica, como quarks en estado libre” destaca Sintes.

“A medida que vayamos detectando más eventos como este con detectores de ondas gravitacionales vamos a poder mirar dentro de estas estrellas y saber de qué están hechas realmente”, añade.