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Observan la primera colisión de estrellas de neutrones

Los científicos observan la primera colisión de estrella de neutrones verificada

Por primera vez, los experimentos han visto la luz y las ondas gravitatorias (simultáneamente) liberadas por un solo choque celestial.


Observan la primera colisión de estrellas de neutrones
Crédito de la imagen: Fermilab

Por Sarah Charley, para Symmetry Magazine Octubre 16 de 2017


Hoy los científicos anunciaron la primera observación verificada de una colisión de estrellas de neutrones. LIGO detectó ondas gravitacionales que se irradiaban desde dos estrellas de neutrones mientras rodeaban y se fusionaban, desencadenando 50 grupos de observación adicionales para saltar a la acción y encontrar el destello de esta antigua explosión.

Esta observación representa la primera vez que los experimentos han visto ondas luminosas y gravitacionales a partir de un solo choque celestial, desbloqueando una nueva era de astronomía multi-messenger.

El 17 de agosto a las 7:41 a.m. Hora del Este, la astrónomo de la NASA, Julie McEnery, acababa de regresar de una fila de madrugada en el río Anacostia cuando su experimento, el Telescopio Espacial Fermi Gamma Ray, envió una alerta automática de que acababa de grabar una explosión de rayos gamma procedentes de la constelación meridional Hydra. Por sí mismo, esto no era novedoso; el instrumento Gamma-ray Burst Monitor en Fermi ha visto aproximadamente 2 explosiones de rayos gamma por día desde su lanzamiento en 2008.

"Cuarenta minutos después, recibí un correo electrónico de un colega de LIGO diciendo que nuestro disparador tiene un amigo y que deberíamos abrocharnos el cinturón", dice McEnery.

La mayoría de los experimentos de astronomía, incluido el Telescopio Espacial Fermi Gamma Ray, vigilan la luz u otras partículas que emanan de estrellas y galaxias distantes. El experimento LIGO, por otro lado, escucha las ondas gravitacionales. Las ondas gravitacionales son el equivalente de temblores cósmicos, pero en lugar de ondularse a través de capas de roca y suciedad, estiran y comprimen el espacio-tiempo en sí.

Exactamente 1,7 segundos antes de que Fermi se diera cuenta de la explosión de rayos gamma, un conjunto de ondas gravitatorias extremadamente fuertes habían sacudido los dos detectores de LIGO.

"Las posiciones del cielo se superponen, lo que sugiere fuertemente que las dos señales provienen del mismo evento astronómico", dice Daniel Holz, profesor de la Universidad de Chicago y miembro de la colaboración LIGO y el grupo de Onda Gravitacional de la Encuesta de Energía Oscura.

LIGO reconstruyó la ubicación y la distancia del evento y envió una alerta a sus astrónomos aliados. Unas 12 horas después, justo después de la puesta del sol, múltiples sondeos astronómicos encontraron un punto azul brillante justo encima del horizonte en el área predicha por LIGO.

"Duró dos semanas, y lo observamos durante aproximadamente una hora cada noche", dice Jim Annis, investigador del Laboratorio Nacional de Aceleración de Fermi del Departamento de Energía de EE. UU., Institución líder en la Encuesta de Energía Oscura. "Usamos telescopios que podían ver todo, desde ondas de radio de baja energía hasta rayos X de alta energía, que nos brindan una imagen detallada de lo que sucedió inmediatamente después de la colisión inicial".

Las estrellas de neutrones son más o menos del tamaño de la isla de Nantucket, pero tienen más masa que el sol. Tienen una fuerza gravitacional tan fuerte que toda su materia ha sido comprimida y transformada en un solo núcleo atómico gigante que consiste completamente en neutrones.

"Justo antes de que colisionen dos estrellas de neutrones, circulan entre sí unas 100 veces por segundo", dice Annis. "A medida que chocan, enormes tornados electromagnéticos irrumpen en los polos y el material se pulveriza en todas direcciones a una velocidad cercana a la de la luz".

A medida que se fusionan, las estrellas de neutrones liberan un rápido estallido de radiación gamma y luego una pulverización de materia estrella de neutrones descomprimida. Los elementos pesados ​​exóticos se forman y se descomponen, vertiendo suficiente energía que la superficie alcanza temperaturas de 20,000 grados Kelvin. Eso es casi cuatro veces más caliente que la superficie del sol y mucho más brillante. Los científicos teorizan que una buena parte de los elementos pesados ​​en nuestro universo, como el oro, se originaron en colisiones de estrellas de neutrones y otros eventos masivamente enérgicos.

Desde su inicio en línea en septiembre de 2015, la colaboración con LIGO, con sede en Estados Unidos, y sus socios con sede en Italia, la colaboración Virgo, han informado de la detección de cinco ráfagas de ondas gravitacionales. Hasta ahora, cada una de estas observaciones proviene de una colisión de agujeros negros.

"Cuando dos agujeros negros colisionan, emiten ondas gravitacionales pero no luz", dice Holz. "Pero este evento lanzó una cantidad enorme de luz y numerosas encuestas astronómicas lo vieron. Escuchar y ver el evento proporciona una mina de oro de información, y estaremos minando los datos en los años venideros ".

Este es un descubrimiento tipo Rosetta Stone, dice Holz. "Hemos aprendido acerca de los procesos que las estrellas de neutrones están experimentando a medida que lanzan la materia y cómo esta materia se sintetiza en algunos de los elementos que encontramos en la Tierra, como el oro y el platino", dice. "Además de enseñarnos sobre misteriosas explosiones de rayos gamma, podemos usar este evento para calcular la tasa de expansión del universo. Podremos estimar la edad y la composición del universo de una manera completamente nueva ".

Para McEnery, el descubrimiento marca el comienzo de una nueva era de cooperación entre experimentos de ondas gravitacionales y experimentos como el suyo.

"Las ondas luminosas y gravitacionales de esta colisión corrieron entre sí por el cosmos durante 130 millones de años y golpearon la tierra a 1,7 segundos de distancia", dice ella. "Esto muestra que ambos se están moviendo a la velocidad de la luz, como predijo Einstein. Esto es lo que esperábamos ver ".


link: https://www.youtube.com/watch?v=zpWVzVGCtBQ




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