Detectaron la fusión entre un agujero negro y un objeto misterioso

No saben qué es. Los astrónomos han descubierto un misterioso objeto desconocido hasta ahora en plena fusión con un agujero negro. Lo han localizado a través de las ondas gravitacionales que ha generado esa unión cósmica y que llegan a los observatorios terrestres LIGO (en EEUU) y Virgo (en Italia).

Tal y como exponen hoy en un artículo publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters, el misterioso objeto tiene 2,6 masas solares (es decir, su masa es equivalente a 2,6 veces la que tiene el Sol) frente a las 23 masas solares que estiman que tiene el agujero negro con el que se ha fusionado. Por ello, los aproximadamente 1.800 científicos que forman parte de la colaboración internacional LIGO-Virgo especulan principalmente con dos hipótesis: que sea el agujero negro de menos masa o bien la estrella de neutrones más masiva.

El descubrimiento, dicen los autores del estudio, tiene importantes implicaciones para el conocimiento de los objetos compactos con masas bajas y cambiará la forma en la que los astrofísicos clasifican las estrellas de neutrones o los agujeros negros. "Entramos en un terreno donde las conclusiones ya no son tan sencillas. Es señal apasionante al cuestionar nuestras ideas sobre la formación de los objetos compactos", ha declarado José Antonio Font, coordinador del grupo Virgo en Valencia, uno de los equipos españoles que participan en este consorcio internacional.

Tanto los agujeros negros como las estrellas de neutrones tienen su origen en estrellas muy masivas moribundas que agotan su combustible y mueren haciendo explosión y convirtiéndose en supernovas. Los agujeros negros se forman a partir de las estrellas más masivas, que colapsan por su propia gravedad. Las estrellas que también son masivas pero más pequeñas dejan un remanente de material que da lugar a las llamadas estrellas de neutrones.

Una señal recibida el 14 de agosto

Hasta el momento, la estrella de neutrones más masiva que se había localizado tiene 2,5 masas solares mientras que el agujero negro menos masivo tiene cinco masas solares. Por ello, durante muchos años los astrofísicos se han preguntado si no existiría en el cosmos alguna otra clase de objeto en ese intervalo, denominado hueco en la distribución de masas (mass gap en inglés). El nuevo objeto cuya naturaleza no han podido determinar estaría en ese hueco.

Las ondas gravitaciones son ondulaciones en el espacio-tiempo causadas por la fusión de objetos muy masivos. El anuncio de las dos primeras detecciones se produjo el 11 de febrero de 2016 y supuso la confirmación de la única parte de la Teoría de la Relatividad General de Einstein que quedaba por demostrar. Desde entonces se han detectado varias señales de ondas gravitacionales generadas en fusiones entre dos agujeros negros o dos estrellas de neutrones.

Las que han dado lugar a este hallazgo llegaron a los detectores LIGO y Virgo el pasado 14 de agosto. La señal ha sido denominada GW190814. Lo que llega ahora a la Tierra ocurrió hace 780 millones de años: cuando este objeto se fusionó con un agujero negro emitió una intensa onda gravitacional.

En cuanto los científicos de LIGO y Virgo detectaron en sus instalaciones esta señal, enviaron una alerta a la comunidad astronómica para intentar observarla con telescopios terrestres y espaciales que hacen un seguimiento buscando luz y ondas electromagnéticas, como se logró en agosto de 2017 con la fusión de dos estrellas de neutrones que dio lugar a la llamada astronomía multi-mensajero. Sin embargo, en esta ocasión no recogieron ninguna otra señal.

El confinamiento obligado por el coronavirus ha complicado el análisis de la señal detectada en agosto, según explica a través de un correo electrónico Font. Pero la principal razón de haber tardado 10 meses, añade "es porque este evento no ha sido como los otros" detectados. Además, "ha habido que desarrollar nuevos modelos de formas de onda para ajustar un sistema con un desequilibrio de masas" de los dos objetos tan grande.

Y es que otra peculiaridad de esta detección que ha sorprendido a los astrofísicos es que la fusión muestra la proporción más inusual entre masas de los dos objetos de un sistema binario registrado hasta la fecha. La masa mayor (la del agujero negro) es aproximadamente nueve veces más masiva que la masa del objeto misterioso.

Durante décadas -y por tanto mucho antes de que se demostrara la existencia de las ondas gravitacionales con instrumentos terrestres-, los científicos ya pensaban que no sólo habría fusiones entre dos agujeros negros o dos estrellas de neutrones. Creían que también existían las fusiones mixtas, es decir, entre un agujero negro y una estrella de neutrones pero, como señala Vicky Kalogera, coautora del estudio e investigadora de la Universidad de Northwestern, "encontrar este objeto compacto en ese intervalo ha sido una completa sorpresa".