Captan, por primera vez, la fusión de una estrella de neutrones con un misterioso objeto de naturaleza desconocida

Las ondas gravitacionales detectadas proceden de una región situada a unos 650 millones de años luz de distancia. Lo que significa que que allí, hace 650 millones de años, cuando la vida en la Tierra no se parecía en nada a la actual, la estrella de neutrones y su enigmático compañero pusieron fin a una larga 'danza' de giros el uno alrededor del otro y se fusionaron, generando con el impacto ondas gravitacionales que se propagaron a través del espacio como las ondas de agua en la superficie de un estanque, solo que a la velocidad de la luz, hasta alcanzar, 650 millones de años después, los detectores de los científicos.

De hecho, las ondas fueron detectadas el 29 de mayo de 2023 por una red de detectores en Japón, Italia y Estados Unidos, asociados en la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), en la que toman parte más de 1.600 investigadores. «Se trata de un tipo de evento nunca visto -explica Evan Goetz, investigador del detector LIGO- y es muy excitante para la comunidad científica poder estudiar el primero de este tipo».

Tanto las estrellas de neutrones como los agujeros negros son remanentes extremadamente densos de explosiones de estrellas muy masivas. Pero la masa del misterioso objeto, entre 2,5 y 4,5 veces la del Sol (esto es, la máxima que teóricamente puede tener una estrella de neutrones y la mínima que debe tener un agujero negro), lo sitúa justo en medio de ambos tipos, una 'brecha de masa' que separa las estrellas de neutrones más pesadas de los agujeros negros más ligeros y en la que no debería haber nada.

Por sí sola, la onda gravitacional generada por la fusión no basta para revelar cuál es la verdadera naturaleza del objeto misterioso, pero los investigadores se decantan por un agujero negro inusitadamente ligero.

Todos los agujeros negros, tanto los pequeños como los grandes, nacen de la muerte violenta de estrellas muy masivas. Sin embargo, la teoría actual predice los agujeros negros con masas que los sitúen dentro de la 'brecha' no pueden formarse directamente a partir de la muerte de estas estelares. «Pero estas observaciones ahora nos dicen que esto podría ser posible -dice Goetz-. Tal vez los astrónomos necesiten modificar sus modelos, o tal vez estemos ante una evolución más complicada de una estrella de neutrones pesada que evolucionó hasta convertirse en un agujero negro. Es difícil saberlo sólo con este ejemplo».

Ya en 2020, los astrónomos anunciaron una detección concluyente de ondas gravitacionales creadas por una colisión en la que uno de los miembros estaba justo dentro de la brecha de masa. Sin embargo, los descubridores no lograron clasificar el objeto, y se limitaron a concluir que o bien se trataba de la estrella de neutrones más grande conocida, o bien del el agujero negro más pequeño.

Ahora, sin embargo, algunas de las características observadas parecen apuntar hacia un agujero negro anormalmente pequeño. Con todo, los astrónomos dicen que no pueden determinar con precisión en qué parte del cielo se fusionaron los dos objetos porque sólo un detector LVK estaba registrando datos cuando se detectó la señal. Pero el hallazgo, junto con el de 2020, ha generado esperanzas de que pueda haber muchos más objetos de este tipo esperando ser descubiertos.

«Si bien se han reportado evidencias previas de objetos en la brecha de masa tanto en ondas gravitacionales como electromagnéticas -afirma Sylvia Biscoveanu de la Northwestern University -, este sistema es especialmente interesante porque es la primera detección de ondas gravitacionales de un objeto en la brecha de masa emparejado con una estrella de neutrones«. Y hay mucho aún por explorar.

Tras una pausa por mantenimiento, en efecto, la cuarta tanda de observaciones de la colaboración LVK acaba de arrancar hace unos días con los detectores LIGO y Virgo funcionando juntos. Kiagra se unirá también a la carrera dentro de unos meses y durará hasta febrero de 2025 sin más interrupciones. Mientras, los científicos aún tienen por examinar 80 prometedoras señales procedentes de la tanda de observaciones anterior.