Así son los dos agujeros negros que emitieron las ondas gravitacionales

La madrugada del 14 de septiembre de 2015, el observatorio LIGO en Hanford (Washington) y Livingston (Luisiana) detectó por primera vez las tan elusivas ondas gravitacionales predichas por Albert Einstein hace cien años. Esas ondulaciones en el tejido espacio temporal que viajan a la velocidad de la luz habían sido emitidas por la fusión de dos agujeros negros 29 y 36 veces la masa del Sol. Pero justo una fracción de segundo después de la señal de LIGO, el telescopio espacial Fermi detectó un misterioso estallido de rayos gamma. Ahora, una nueva investigación sugiere que los dos agujeros negros podrían haberse formado dentro de una sola estrella masiva, cuya muerte generó el estallido.

«Es el equivalente cósmico de una mujer embarazada que tiene mellizos dentro de su vientre», dice el astrofísico Avi Loeb, del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA).

Normalmente, cuando una estrella masiva llega al final de su vida, su núcleo se colapsa en un solo agujero negro. Pero si la estrella gira muy rápidamente, su núcleo puede estirarse en forma de mancuerna y fragmentarse en dos cúmulos, cada uno formando su propio agujero negro.

Una estrella muy masiva como se necesita aquí a menudo nace de la fusión de otras dos estrellas más pequeñas. Y puesto que cada estrella ha girado alrededor de la otra cada vez más rápido a medida que lo hacían juntas, la estrella resultante debe de girar muy rápidamente.

Nacidos muy juntos

Después de que se forme la pareja de agujeros negros, el exterior de la estrella se precipita hacia dentro y hacia ellos. Para generar tanto las ondas gravitacionales como el estallido de rayos gamma, los agujeros gemelos deben haber nacido muy juntos, con una separación inicial del orden del tamaño de la Tierra, y fusionarse en cuestión de minutos.

El gran agujero negro recién formado se alimenta entonces de la materia que cae, consumiendo una cantidad equivalente al Sol cada segundo y generando chorros de materia que van hacia el exterior para crear la ráfaga.

Fermi descubrió la explosión sólo 0,4 segundos después de que LIGO detectara las ondas gravitacionales, proveniente de la misma área general del cielo. Sin embargo, el satélite europeo Integral de rayos gamma no confirmó la señal. «Incluso si la detección de Fermi es una falsa alarma, eventos futuros de LIGO deben ser monitorizados para detectar la luz acompañante con independencia de si se originan a partir de las fusiones de agujeros negros. La naturaleza siempre nos puede sorprender», dice Loeb.

Los investigadores creen que si más explosiones de rayos gamma se detectan junto a las ondas gravitacionales, ofrecerá un nuevo método prometedor para medir distancias cósmicas y la expansión del Universo. Al detectar el resplandor de un estallido de rayos gamma y midiendo su desplazamiento hacia el rojo (debido a la expansión del Universo, que se produce a medida que pasa el tiempo, la longitud de la onda de la luz emitida sufre un desplazamiento hacia el rojo en su camino a la Tierra, un efecto que proporciona una medida directa de la distancia), y a continuación, comparándolo con las mediciones de distancia independientes de LIGO, los astrónomos pueden limitar con precisión los parámetros cosmológicos.

El reto ahora es comprender todas las implicaciones que puede tener el hallazgo de las ondas gravitacionales.