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La colisión de estrellas de neutrones podría desvelar los misterios de la expansión del universo

La colisión de estrellas de neutrones podría desvelar los misterios de la expansión del universo

El Observatorio de Arecibo de la Fundación Nacional de Ciencias en Puerto Rico ha demostrado ser fundamental en otro importante descubrimiento astronómico. Un equipo internacional de científicos, dirigido por la Universidad de East Anglia en el Reino Unido, encontró un sistema estelar asimétrico con dos estrellas de neutrones, utilizando el potente radiotelescopio de la instalación.

Se cree que este tipo de sistema estelar es un precursor de la fusión de dos sistemas de estrellas de neutrones como el que descubrió el LIGO (el Observatorio de Ondas Gravitatorias con Interferómetro Láser en los Estados Unidos) en 2017. La observación del LIGO fue importante, porque confirmó las ondas gravitacionales asociadas a la fusión de estrellas de neutrones.

El trabajo publicado por este equipo en la revista Nature indica que estos tipos específicos de sistemas dobles de estrellas de neutrones pueden ser la clave para entender las colisiones de estrellas muertas y la expansión del universo.

«En 2017, los científicos del LIGO detectaron por primera vez la fusión de dos estrellas de neutrones», dice el físico Robert Ferdman, que dirigió el equipo. «El evento causó ondas gravitacionales a través del tejido del espacio tiempo, como predijo Albert Einstein hace más de un siglo. Confirmó que el fenómeno de los estallidos cortos de rayos gamma se debía a la fusión de dos estrellas de neutrones».

Uno de los aspectos singulares del descubrimiento de 2017 y de hoy es que los sistemas dobles de estrellas de neutrones observados están compuestos por estrellas que tienen masas muy diferentes. Las teorías actuales sobre el descubrimiento de 2017 se basan en que las masas de las estrellas eran iguales o muy cercanas en tamaño.

Un sistema doble de estrellas de neutrones de tamaño asimétrico. (Foto: Arecibo Observatory/UCF William Gonzalez)

«El sistema de dos estrellas de neutrones que observamos muestra las masas más asimétricas de entre los sistemas fusionados conocidos en el plazo de toda la edad del universo», dice Benetege Perera, científico de la UCF en Arecibo que fue coautor del documento. «Basándonos en lo que sabemos del LIGO y nuestro estudio, la comprensión y la caracterización de la población de estrellas de neutrones dobles de masa asimétrica es vital para la astronomía de ondas gravitacionales».

Perera, cuya investigación se centra en los púlsares y las ondas gravitacionales, se unió al Observatorio de Arecibo, financiado por la NSF, en junio de 2019. La instalación, que está administrada por la Universidad de Florida Central a través de un acuerdo de cooperación con la NSF, ofrece a los científicos de todo el mundo una mirada única al espacio debido a sus instrumentos especializados y a su ubicación cerca del ecuador.

El equipo descubrió un púlsar inusual, una de las estrellas de neutrones magnetizadas que actúan como un «faro» al girar a gran velocidad sobre su eje y que emite ondas de radio altamente enfocadas desde sus polos magnéticos.

El recién descubierto púlsar (conocido como PSR J1913+1102) forma parte de un sistema binario, lo que significa que está anclado en una órbita ferozmente estrecha con otra estrella de neutrones.

Las estrellas de neutrones son los restos estelares muertos de una explosión de supernova. Están formadas por la materia más densa conocida, empaquetando cientos de miles de veces la masa de la Tierra en una esfera del tamaño de una ciudad como Nueva York.

Dentro de unos 500 millones de años las dos estrellas de neutrones colisionarán, liberando cantidades asombrosas de energía en forma de ondas gravitacionales y luz.

Esa colisión es lo que el equipo del LIGO observó en 2017. El evento no fue sorprendente, pero la enorme cantidad de materia expulsada de la fusión y su brillo fue inesperada, dijo Ferdman.

«La mayoría de las teorías sobre este evento asumieron que las estrellas de neutrones encerradas en sistemas binarios son muy similares en masa», dice Ferdman. «Pero este binario recién descubierto es inusual porque las masas de sus dos estrellas de neutrones son bastante diferentes, con una mucho más grande que la otra. Nuestro descubrimiento cambia estas suposiciones».

Este sistema asimétrico proporciona a los científicos la confianza de que las fusiones de dos estrellas de neutrones proporcionarán pistas vitales sobre misterios sin resolver en la astrofísica, incluyendo una determinación más precisa de la tasa de expansión del universo, conocida como constante de Hubble. (Fuente: NCYT Amazings)

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