El 2017 fue un año muy importante para la ciencia de las ondas gravitacionales, disciplina que obtuvo el Premio Nobel de este año y logró detectar cuatro fenómenos nunca antes vistos, entre ellos, la fusión de dos estrellas de neutrones. Sin embargo, todavía hay señales que los astrofísicos piensan que deben existir, pero que los detectores del Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser, o LIGO, por sus siglas en inglés, situado en Estados Unidos, y su homólogo europeo, conocido como Virgo, aún no han detectado.
“Pienso que probablemente lo más emocionante será una [colisión] entre un agujero negro y una estrella de neutrones”, declaró a Newsweek Raffaella Margutti, astrofísica de la Universidad Noroccidental. Es el único tipo de fusión estelar que los científicos no han logrado detectar mediante ondas gravitacionales.
Hasta ahora, el LIGO ha detectado cinco fusiones de agujeros negros, que son algunos de los cuerpos celestes más densos que existen, y que son indetectables excepto mediante ondas gravitacionales, así como una fusión de estrellas de neutrones, que son estrellas más pequeñas y ligeramente menos densas, la cual produjo una explosión de luz denominada kilonova. Sin embargo, los agujeros negros y las estrellas de neutrones también deberían ser perfectamente capaces de colisionar entre sí. “Este tipo de fusión debe ocurrir en la naturaleza, por lo que tarde o temprano encontraremos alguna”, añadió Margutti.
Sigue siendo muy difícil pronosticar cómo habrá de lucir esa señal. “Será un chirrido, como los otros dos, es decir, algo cuya frecuencia aumenta y se vuelve más fuerte conforme se incrementa”, dice Peter Sauldos, físico de la Universidad de Siracusa que trabaja con los detectores del LIGO. La velocidad con que esa señal se desplace a través del intervalo de escucha del LIGO dará información a los astrofísicos acerca de las masas que intervienen: el LIGO registró la primera fusión de agujeros negros por poco más de una décima de segundo y la primera estrella de neutrones por poco más de un minuto, debido a que la masa de uno de los cuerpos es 20 veces mayor que la del otro.
Por ello, Saulson no está dispuesto a aventurar ninguna suposición sobre cómo sonaría precisamente el chirrido producido por una fusión mixta. “Nos han reprendido un poco por no haber pronosticado con una exactitud de cien por ciento” antes de la primera detección de la fusión de agujeros negros, señaló.
Las teorías científicas acerca de la fusión de estrellas de neutrones ofrecen una evaluación más optimista de nuestras predicciones, declaró Margutti. “Los pronósticos fueron en realidad muy, muy precisos en ese caso, y esto es sorprendente, teniendo en cuenta el nivel de incertidumbre que había en los modelos”. Por desgracia, los astrofísicos no han dedicado tanto esfuerzo a modelar cómo se vería una fusión mixta, en parte, debido a que, según los pronósticos, son un suceso bastante raro.
Margutti añade que debe haber alguna forma de señal luminosa relacionada con una fusión mixta entre un agujero negro y una estrella de neutrones, justo como la que se produjo en la detección de la fusión binaria de estrellas de neutrones de este año. “Dicho lo anterior, yo no confiaría en ningún pronóstico que tengamos; es en realidad un juego abierto”, dijo. “Pienso que aprenderemos mucho la primera vez que la veamos”.
No existe ninguna forma de pronosticar cuándo ocurrirá esa primera observación, dado que depende de la cantidad de parejas de agujeros negros y estrellas de neutrones que existan en el universo. Y la comprensión de esa cantidad es una de las razones por las que los astrofísicos desean comenzar a observar esas funciones. “Definitivamente, hay varias suposiciones, y nosotros simplemente no sabemos cuál de esos cálculos es el correcto”, declaró Saulson. “Y ahora que estamos en el negocio de encontrar cosas, podemos decir, ‘bueno, pronto lo sabremos’”.
Sin embargo, independientemente de si ese momento se producirá en 2018 o no, existen algunas otras señales que los detectores de ondas gravitacionales también podrán detectar el próximo año. “Cada vez que uno deforma el espacio-tiempo, se producen ondas gravitacionales”, afirma Margutti. Para que las escuchemos aquí en la Tierra, esa deformación debe ser asimétrica, lo que limita nuestras probabilidades de detectar cualquier señal determinada con nuestra tecnología actual.
Sin embargo, esas señales serían muy diferentes de los chirridos de las fusiones. Una posibilidad es el tono constante de un tipo especial de estrellas de neutrones denominadas pulsares, dice Saulson, un murmullo que se originó en los primeros momentos de existencia del universo. (“¿Acaso las personas de hoy saben lo que es la estática?”, bromea, para explicar cómo sonaría ese murmullo de fondo). Incluso, podremos escuchar a una supernova, una explosión gigante mientras muere una estrella distante, suponiendo que tendremos suerte para averiguar sus características precisas. “Eso sería un sonido realmente breve, aún más breve que los chirridos de los agujeros negros, pero los detalles de cómo sería esa señal son muy difíciles de calcular”, afirma Saulson. “La física es mucho más complicada”.
Ahora mismo, los detectores del LIGO no escuchan nada, pues fueron desactivados por un año para incorporarles mejoras técnicas. Los astrofísicos esperan que dichas mejoras hagan que los instrumentos estén listos para detectar aún más señales. Reanudarán sus observaciones en el otoño de 2018, con los ojos de todo el mundo puestos en cualesquier nuevos fenómenos que puedan detectar.
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Publicado en cooperación con Newsweek / Published in cooperation with Newsweek
