Necrológicas
  • Ximena Paz Alvarez Ruiz
  • Clara Díaz Guenchor
  • Teodoro José Arroyo Gómez
  • Julio Sebastián Calderón Maclean
  • Francisca Gallegos Rubio
  • Melissa Alexandra Vera Torres
  • Luis Ortega Barría

Grandes noticias para la Astronomía

Por La Prensa Austral miércoles 18 de octubre del 2017

Compartir esta noticia
352
Visitas

Por Carlos Contreras, Jose Prieto

Una colaboración internacional astronómica multidisciplinaria ha hecho historia, al observar la radiación emitida por la fusión de un par de estrellas de neutrones, descubierta por el observatorio de ondas gravitacionales LIGO el 17 de agosto pasado. Siendo ésta la primera vez que LIGO y diversos observatorios alrededor del mundo observan un mismo objeto.

Cuando 2 agujeros negros se fusionan, forman uno mayor. Este fenómeno no tiene contraparte lumínica, y sólo puede ser detectado por experimentos como LIGO, que ya lleva 5 de éstos a su haber desde 2015 a la fecha. La fusión de estrellas de neutrones, también conocida como Kilonova, sí puede observarse con telescopios normales. Por lo cual era un evento muy esperado por la comunidad, que ahora puede combinar los datos de la radiación electromagnética y gravitacional para entender en profundidad el fenómeno. El evento evolucionó rápidamente alcanzando su máximo de brillo sólo 12 horas después de la fusión. Una semana después ya dejó de verse en el espectro óptico, y a las 2 semanas en el infrarrojo.

Unos 2 segundos después de la detección por LIGO, hubo una detección en rayos gamma desde el telescopio en el espacio Fermi, lo que hizo aún más interesante el evento. LIGO no tiene aún la capacidad de precisar las coordenadas de la fuente, tampoco Fermi, por ello al dar aviso gatilló una búsqueda frenética con telescopios convencionales en una zona del cielo donde habita una larga serie de galaxias candidatas a albergar el suceso. Casi 11 horas después el origen del evento es finalmente detectado por diferentes observatorios del norte de Chile y el mundo, revelando inequívocamente a la galaxia NGC 4993 (distante 130 millones de años luz) como el lugar de origen del fenómeno. Comenzando así un seguimiento del transiente con todos los recursos disponibles desde tierra y el espacio, que duraría un par de semanas.

El descubrimiento fue hecho público este lunes 16, a las 11 de la mañana hora de Chile, a través de una conferencia de prensa multimedia y sendos artículos publicados por las revistas científicas Science, Nature, y otras. El objeto fue observado en casi todo el espectro. Los datos obtenidos constituyen el primer registro detallado de la fusión de un par de estrellas de neutrones. Datos que serán de vital importancia para testear nuestro conocimiento de la física del evento en sí, de la emisión de las ondas gravitacionales, y de otros temas relacionados como la producción de elementos pesados en el Universo, y quizá otras sorpresas que aún no podemos sospechar. Parte del crédito además queda en nuestra región, pues 2 astrónomos magallánicos: José Prieto Katunaric, académico de la Universidad Diego Portales y Carlos Contreras Velásquez, miembro del proyecto CSP con base en Observatorio Las Campanas, han participado en el estudio. La detección del evento tuvo ribetes de fortuna, pues ocurrió sólo 10 días antes de que LIGO entrara en su fase de descanso luego de 9 meses de actividad ininterrumpida. La observación desde telescopios convencionales fue especialmente difícil, ya que la posición de NGC 4993 en el cielo aparece cayendo en el horizonte al atardecer en esta época del año, dando una corta ventana temporal para hacer las observaciones.

Otro salto cualitativo de este descubrimiento es su posible uso en Cosmología, pues la capacidad ahora demostrada de detectar fusión de estrellas de neutrones, trae consigo también la capacidad de medir la expansión del Universo, convirtiéndose en una herramienta nueva e independiente en esa área de estudio. Los líderes de LIGO además anunciaron un receso de un 1 año en sus operaciones con el _n de mejorar y al menos duplicar su sensibilidad. Si lo logran podrán abarcar un volumen casi 10 veces mayor al actual. Y las detecciones se multiplicarían por el mismo factor.

Hace dos años, con la primer detección de ondas gravitacionales, no sólo se confirmaba al fin la predicción centenaria del físico Albert Einstein, sino que se abría una nueva ventana al Universo, una nueva forma de estudiar los fenómenos celestes, completamente independiente de las observaciones astronómicas convencionales. La promesa del momento fue que la detección de ondas gravitacionales se volvería un fenómeno común, y se ha cumplido. El 14 de agosto pasado ocurrió la quinta detección de ondas gravitacionales, proveniente de la fusión de un par de agujeros negros, con la participación de un nuevo observatorio de ondas gravitacionales (Virgo) situado en Europa. El pasado 3 de octubre los líderes de LIGO, luego de décadas de trabajo, reciben el premio Nobel. Y el 16 de Octubre, continuando con la exitosa agenda, se hace pública la observación de un fenómeno muy esperado, pero nunca antes visto en la historia de la ciencia.

 

LIGO:

El observatorio de ondas gravitacionales LIGO consiste en dos instalaciones idénticas, ubicadas en Washington y Louisiana, Estados Unidos, separadas por una distancia de 3000 km. Cada una de ellas tiene 2 brazos con forma de L de 4 km de largo cada uno. Por ellos circula un rayo láser que mediante espejos se refleja entre los extremos unas 280 veces antes de converger al detector, donde se vigila el patrón de interferencia entre ambos rayos. Esto hace que el láser recorra un camino equivalente a 1120 km, lo que le da la sensibilidad necesaria para detectar el paso de una onda gravitacional, fenómeno completamente imperceptible para la experiencia humana. Recientemente ha comenzado operaciones Virgo, la versión europea de LIGO. Hay 2 más en construcción en India y Japón, y varios otros propuestos. Lo que augura un futuro vibrante (en todo sentido) a esta nueva área de la investigación.

 

Qué son las estrellas de neutrones:

La evolución de una estrella está mayormente dirigida por su masa. Una estrella como el sol por ejemplo terminaría expulsando sus capas exteriores dejando atrás un núcleo denso del tamaño de la Tierra y conocido como enana blanca. En cambio una estrella varias veces más masiva que el sol pasará por un final violento y explosivo llamado supernova, dejando un núcleo aún más comprimido de unos 20 km de diámetro, conocido como estrellas de neutrones. Y si la estrella es mucho más masiva, pasará por la etapa de supernova y dejará un agujero negro. Estos son los destinos posibles de una estrella. Pero si estas estrellas están en un sistema binario, su historia puede tener otras etapas adicionales. Bajo ciertas condiciones, lo que quede de las estrellas del par binario puede fusionarse para formar otra estrella de neutrones u agujero negro. Este proceso puede demorar una fracción apreciable de la vida del Universo. Por ello en teoría se espera que eventos como el observado sean encontrados en galaxias con poblaciones de estrellas muy antiguas.

¿En qué puede aportar la fusión de estrellas de neutrones a la química del Universo?:

Las estrellas en su interior, a partir de Hidrógeno y Helio, producen en forma natural elementos más y más pesados hasta llegar al Hierro. Pero dada la estabilidad del Hierro, no forman elementos más pesados en su etapa de estrellas normales. Una vez que alcanzan el final de su vida, las estrellas pasan por una serie de transformaciones violentas en las que devuelven el material enriquecido al medio interestelar. De allí vienen los elementos necesarios para la vida, como el Carbono, Oxígeno, Calcio entre otros.

Pero de dónde vienen los elementos más pesados que el Hierro? El mecanismo que producirá los elementos más pesados conocidos se conoce como proceso-r, por ‘rápido’, donde en segundos o fracciones de segundo, los núcleos atómicos de Hierro por ejemplo, están expuestos a un intenso flujo de neutrones, a los cuales absorben, pero dada la inestabilidad del neutrón, éste decae rápidamente en un protón y un electrón, haciendo cambiar la identidad del átomo hacia el elemento siguiente. Si el flujo de protones es suficientemente intenso y duradero, después de absorciones sucesivas podrán formarse átomos mucho más pesados que el Hierro.

¿Se dan estas condiciones en la naturaleza? Sí, el escenario mas común es el final cataclísmico

de una estrella masiva, conocido como supernova. La estrella en la práctica cae sobre si misma, comprime su núcleo de Hierro creando un escenario propicio para el proceso r. Sin embargo, a medida que la teoría y las simulaciones de estos eventos han ido mejorando, han aparecido dudas de que las supernovas den cuenta de toda la diversidad existente de los elementos más pesados que el Hierro. He allí que aparece la fusión de estrellas de neutrones, como otro escenario alternativo para la creación de elementos pesados, y que podría explicar la existencia de metales raros como el oro y el platino. El estudio de la evolución del brillo y la temperatura del evento observado en agosto, y su abundancias químicas parecen corresponder muy bien con este escenario, para el cual se estima que un equivalente a 0.05 masas solares de elementos pesados fue eyectado hacia el medio interestelar. Aunque la investigación de estos fenómenos apenas comienza, y recién empezamos conocer todos los datos obtenidos y por quién, éste constituye un fantástico primer paso.