Recreación artística del chorro de materia generado por la fusión de dos estrellas de neutrones
Recreación artística del chorro de materia generado por la fusión de dos estrellas de neutrones - NASA/CXC/GSFC/B.Williams

Observan las potentes consecuencias de la fusión de dos estrellas de neutrones

El choque cósmico, tan solo superado en brillo por el Big Bang, lanza un chorro de materia y energía tan potente como la producida por todas las estrellas de nuestra galaxia en un año

MadridActualizado:

Hace 130 millones de años, dos estrellas de neutrones -un tipo de estrellas masivas que tienen la misma masa que el Sol pero concentrada en un tamaño como la ciudad de Madrid- se fusionaron en la galaxia NGC 4993. El 17 de agosto de 2017 las ondas gravitacionales provocadas por aquel inusual evento cósmico, bautizado como GW170817, llegaron a los observatorios LIGO (EE.UU.) y Virgo (Europa), igual que lo habían hecho antes las señales de la colisión de agujeros negros. Pero pasó algo muy diferente tan solo pocos segundos después: los telescopios también recogieron un gran estallido de radiación electromagnética, algo incompatible con el choque de agujeros negros, porque éstos no emiten luz. Era la primera vez que el hombre detectaba una colisión de dos estrellas de neutrones, un evento que ya había vaticinado Albert Einstein en su teoría de la Relatividad General pero que no se había conseguido demostrar hasta entonces. Pero estos «fuegos artificiales cósmicos» continuaron durante días, e incluso meses. ¿Qué ocurría después de la colisión de estos dos cuerpos? ¿Qué era ese brillo «residual» que variaba en intensidad?

Ahora un equipo internacional de astrónomos liderado por Giancarlo Ghirlanda y sus colegas del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF), de Italia han estudiado los datos recabados por 32 radiotelescopios, repartidos por los cinco continentes, para observar el resplandor emitido por la fusión 207 días después de que ocurriera. Y han demostrado la existencia de un potente chorro de materia provocado por la colisión y que se mueve a velocidades cercanas a la luz, no una especie de burbuja en expansión como apuntaban algunas teorías. Y no solo eso: este rayo emite tanta energía como toda la producida por todas las estrellas de nuestra galaxia durante un año entero.

«Este resultado demuestra que cuando dos estrellas de neutrones se fusionan, son capaces de producir un chorro de material y energía. Es muy probable que esto surja del agujero negro formado por la fusión de las dos estrellas de neutrones. Este chorro tiene suficiente energía para penetrar a través del material esparcido por las dos estrellas de neutrones durante la danza que las llevó a fusionarse», señala a ABC Guirlanda, quien publica estos resultados esta semana en la revista «Science».

Las dos teorías: burbuja o chorro

Así, esta investigación viene a comprobar uno de los enigmas que abrió la hasta ahora primera detección por parte del hombre de la colisión de dos estrellas de neutrones (hallazgo que supuso un hito científico y por lo que se otorgó el Nobel a Kip Thorne, Rainer Weiss, Barry Barish, pioneros de la detección de las ondas gravitacionales). ¿Cómo se expulsaba parte de la materia lanzada al espacio por el choque? ¿podía superar la envoltura de material creada alrededor de la fusión y circular libremente por el espacio o, por el contrario, la «hincharía» como una especie de globo?

«Había dos teorías predominantes: bien que se formara una burbuja que se expandiría en todas direcciones, bien la formación de un chorro relativista. Es decir, un chorro que se expande a velocidades cercanas a la de la luz. En efecto, no se había podido demostrar hasta ahora porque es la primera vez que podemos ver lo que ocurre al fusionarse dos estrellas de neutrones. Nuestras observaciones confirman las teorías que preconizaban la formación de un chorro relativista», explica para ABC Miguel Pérez-Torres, del Instituto de Astrofísica de Andalucía, quien también ha participado en el estudio. Por lo tanto, aquel episodio del verano de 2017 sigue arrojando secretos del universo.

Imágenes al detalle

Los autores del trabajo llevaron a cabo observaciones de esta región del cielo el 12 de marzo de 2018 usando 32 radiotelescopios pertenecientes a la red VLBI Europea (EVN, que conecta telescopios de España como Yebes, en Guadalajara, Italia, Alemania, Suecia, Países Bajos, Polonia, Letonia, Reino Unido, Rusia, China y Sudáfrica), e-MERLIN en Reino Unido, la red Australiana de larga base (LBA, con antenas en Australia y Nueva Zelanda) y la red de muy larga base (VLBA) de Estados Unidos.

Los datos de todos estos telescopios se enviaron al instituto JIVE en los Paises Bajos, donde se combinaron para producir las imágenes finales, que alcanzaron un nivel de detalle tan grande como para distinguir a una persona caminando sobre la superficie de la Luna. Siguiendo con la misma analogía, la existencia de la burbuja en expansión aparecería con el tamaño equivalente al de un camión en la Luna, mientras que un chorro presentaría un tamaño muy inferior. «Comparando las imágenes simuladas y las reales, encontramos que únicamente la posibilidad del chorro era compatible con el objeto observado», explica Pérez Torres y continua: «Es la primera vez que obtenemos la imagen directa, en detalle, de un chorro emitido por la fusión de dos estrellas de neutrones».

Chorro potencialmente peligroso para la vida

Este chorro detectado ahora tiene tanta potencia que fácilmente puede recorrer una galaxia, como han demostrado los datos llegados a los observatorios LIGO y Virgo, así como a los radiotelescopios que participan en el proyecto. Si bien no han afectado a la vida en la Tierra, ¿podrían hacerlo eventos similares más cercanos? ¿y en otros planetas?

«Si hubiera algún planeta habitado alrededor, sería peligroso para la vida», afirma el investigador del Instituto de Astrofísica. Guirlanda también está de acuerdo: «A cierta distancia sí, porque son tan brillantes en un área de mil millones de kilómetros podrían afectar a las atmósferas de los planetas por la luz que producen y que infiere en los elementos químicos de las mismas».

Ocurre en el 10% de las fusiones de estrellas de neutrones

De momento, solo se ha podido detectar una fusión de estrellas de neutrones, aunque se espera que en un futuro no muy lejano sea una cuestión relativamente normal para la tecnología humana. Y será importante comparar los datos que se publican en este estudio con nuevos análisis de otros fenómenos parecidos. «Los resultados obtenidos también sugieren que más del 10% de estas fusiones deberían producir chorros que atraviesen la envoltura inicial y por tanto podría ser observados», explica Iván Agudo, también del Instituto de Astrofísica de Andalucía y participante en el estudio.

Este tipo de observaciones permitirá clarificar los procesos físicos que tienen lugar en uno de los eventos más poderosos que ocurren en el Universo. De hecho, es el fenómeno más luminoso conocido solo superado por el Big Bang.