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  • 06/06/2018

Astrofísica

¿Estrella de neutrones o agujero negro?

Del famoso choque de dos estrellas de neutrones detectado por los observatorios de ondas gravitatorias LIGO y VIRGO, y seguido a continuación por diversos telescopios, lo que nació fue seguramente un agujero negro.

Astrophysical Journal Letters

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Repesentación del choque de dos estrellas de neutrones [Fundación Nacional de la Ciencia/LIGO/Universidad del Estado en Sonoma/A. Simonnet].

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El éxito más espectacular hasta ahora de la astronomía de ondas gravitatorias, la señal GW170817, captada en agosto de 2017 cuando dos estrellas de neutrones se fusionaron, les ofreció a los astrónomos cuestiones que esclarecer. Así, no era seguro qué tipo de objeto se creó cuando, hacía 130 millones de años, las  dos estrellas de neutrones colisionaron en la galaxia NGC 4993 y generaron ondas gravitacionales medibles en la Tierra. ¿Nació un  agujero negro especialmente pequeño o una estrella de neutrones especialmente grande? Lo primero, según publica un equipo de astrónomos en Astrophysical Journal Letters (y como habían adelantado ya a finales de 2017 en el repositorio de prepublicaciones arXiv).

Basándose en los datos del observatorio de rayos X Chandra, se trataría del agujero negro de menor masa conocido hasta ahora. Sus precursoras fueron dos estrellas de neutrones, una con alrededor de una masa solar y un cuarto y la otra con alrededor de masa solar y media, y el resultado final tiene 2,74 masas solares. Ese es un valor que cae en medio de un intervalo interesante: 3,7 masas solares es la masa del agujero negro más ligero que se conocía, mientras que la estrella de neutrones más pesada tenía 2,3 masas solares. En algún punto entre esos dos números está el límite a partir del cual la materia estelar no solo se contrae bajo su propio peso hasta que sus protones y electrones forman neutrones, sino que colapsa por completo y forma un agujero negro.

El análisis de los rayos X asociados al fenómeno que se fueron emitiendo durante los ciento y pico primero días tras el choque ha permitido a David Pooley, de la Trinity University en Estados Unidos, y sus colaboradores deducir qué tipo de objeto dejó la colisión. Si se tratase de una estrella de neutrones, grande y rotativa, habría estado emitiendo energía (que iría reduciendo su velocidad de rotación). Esta fuente adicional de energía habría hecho que al final de esos ciento y pico días estudiados en el artículo el brillo en rayos X fuese mucho mayor de lo que realmente fue, a no ser que el campo magnético del astro, ligado a su rotación, fuese demasiado débil (lo que es muy poco probable) o demasiado intenso (lo que no es imposible), porque en este último caso la pérdida de energía por la estrella sería demasiado rápida y se habría producido cuando los desechos de la colisión existentes a su alrededor eran todavía opacos, con lo que la energía del astro se habría convertido en energía cinética de los residuos (lo que en parte ocurre en cualquier caso) y no habría aflorado hasta nosotros como radiación tan pronto.

Lo visto, pues, encaja claramente mejor con la creación de un agujero negro que con la de una estrella de neutrones, pero aún cabe la posibilidad de que se crease una de estas, pero muy poderosamente magnetizada; o bien quizá algunos de los supuestos introducidos en los cálculos no sean correctos y exageren la emisión de rayos X temprana por la estrella de neutrones.

Por eso, los investigadores quieren seguir observando la radiación asociada al objeto originado por GW170817 durante los años que vienen para certificar definitivamente que se trata de un agujero negro, porque si fuese una estrella de neutrones, aunque tuviese un campo magnético especialmente intenso y no hubiese aportado a los cien días un brillo adicional, o aunque alguno de los supuestos sobre la eficacia emisora de rayos X del fenómeno fuese falso, la energía que se habría desprendido ligada a la pérdida de rotación del astro se manifestaría al cabo de un tiempo, cuando la materia residual a la que habría infundido energía cinética alcanzase el frente de choque, ya desacelerado, que se creó en el medio interstelar con la colisión. Hacia 2019 tendría que observarse un abrillantamiento; de no ocurrir tal cosa, se reafirmaría que se creó un agujero negro.

Jan Osterkamp / spektrum.de

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Spektrum der Wissenschaft.

Referencia: «GW170817 Most Likely Made a Black Hole», de David Pooley et al en  Astrophysical Journal Letters, volumen 859, número 2: se puede leer la prepublicación en arXiv:1712.03240 [astro-ph.HE].

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