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Victor Calderón
Oct 26, 2017

GW170817: Colisión de Estrellas de Neutrones y Prueba de Ondas Gravitacionales


Figura 1: Representación artística de la coalición entre dos estrellas de neutrones, generando una explosión de luz junto con ondas gravitatorias.

Crédito: Robin Dienel/ Carnegie Institution of Sciences


Ondas Gravitatorias 101


Desde el año pasado, se ha escuchado sobre las ondas gravitatorias y del descubrimiento de dos hoyos negros que causaron ondulaciones en el la fábrica del espacio-tiempo. Las ondas gravitatorias son predicciones de la teoría de la relatividad de Einstein, las cuales son “ondas” de energía que viajan a través del espacio luego de que dos objetos interactúan uno con el otro. El constante movimiento de los dos objetos causa ondulaciones en la fábrica del espacio. Los objetos que estén en el camino de estas “ondas” se comprimen y elongan, mientras pasa la onda a través de ellos, asimilando a un acordeón. La masa de los dos objetos determina la fuerza de la “onda”, ya que mientras más masivos los objetos, más fuerte la onda gravitatoria. Para más información, mira este artículo de NoisyScience.


Figura 2: Concepto de artista de “Ondas Gravitacionales”


Coalición de Estrellas de Neutrones


En esta ocasión, celebramos el descubrimiento de dos estrellas de neutrones que han interactuado y fusionado hace más de 100 millones de años. Esta interacción causó ondas gravitatorias que han viajado hasta nosotros, y fueron descubiertas el 17 de Agosto de 2017. Este descubrimiento, también conocido como “GW170817”, ha sido monumental para el área de astrofísica, ya que nunca antes se ha detectado la colisión entre dos estrellas de este tipo.


Este hallazgo fue detectado por medio de la colaboración de LIGO/Virgo, los cuáles cuentas con interferómetros de ondas gravitacionales, localizados en Estados Unidos y en Italia. Estos detectores afirmaron la detección de la onda gravitacionales, aún cuando están situados en diferentes partes del planeta. En la figura 3, se muestran las señales en los tres detectores, con el eje “X” siendo el tiempo relativo al momento en que se detectó la señal, y el eje “Y” la frecuencia y amplitud de la señal detectada. Esta figura muestra cómo la señal crece en frecuencia a medida que las 2 estrellas se acercan.


Figura 3: Detección del evento “GW170817” de los 3 interferómetros de ondas gravitacionales LIGO (en Estados Unidos) y Virgo (en Italia). Esta figura muestra el aumento de frecuencia y amplitud de la señal, a medida que las estrellas se acercan más.

Crédito: LIGO/Virgo Collaboration – Articulo I (https://arxiv.org/abs/1710.05832)


Además de ser la primera detección de la coalición entre dos estrellas de neutrones, GW170817 marca también historia en el área de astrofísica, ya que éste ha podido ser localizado con mucha más certeza que otros eventos anteriores. Con esta información, telescopios de rayos gamma, como el Fermi-GRB e INTEGRAL, lograron detectar la parte electromagnética de esta interacción. Estos telescopios lograron detectar leves emisiones de rayos gamma con duración de unos cuantos segundos, los cuales son ahora atribuidos a la interacción entre este tipo de estrellas. Por medio de LIGO/Virgo, otras colaboraciones apuntaron sus telescopios al área estimada por LIGO y Virgo, y lograron detectar una señal transitoria proveniente de esta región. Esta señal coincide con lo que se esperaría de una explosión “kilonova”, la cuál es el resultado de la coalición entre dos estrellas de neutrones o entre un agujero negro y una estrella de neutrones.


Este hallazgo marca lugar en la historia, siendo la primera detección de ondas gravitacionales proveniente de estrellas de neutrones, de la cual también se ha observado la contrapartida electromagnética. LIGO y Virgo has estado únicamente en funcionamiento por 2 años, y ya han podido detectar varias ondas gravitaciones. No cabe duda que la detección de ondas gravitaciones no solo han fortificado la teoría de la relatividad, pero también han abierto la puerta a una nueva rama de astronomía.


Video 1: Coalisión entre 2 estrellas de neutrones. Esta simulación muestra el resultado de dicho fenómeno.

Crédito: NASA/ Caltech


Video 2: Coalisión entre 2 estrellas de neutrones. Esta simulación muestra el resultado de dicho fenómeno, junto con las ondas gravitacionales que generaría.

Crédito: NASA/ Caltech


Premio Nobel 2017


Figura 4: Retrato artístico de los tres ganadores del Premio Nobel en Física 2017

Crédito: Nobel Media III. N. Elmehed


Gracias al gran aporte y dedicación al estudio de ondas gravitacionales, Rainer Weiss (MIT), Barry Barish (Caltech) y Kip Thorne (Caltech) fueron otorgados el Premio Nobel de Física del año 2017. Ellos conceptualizan los detectores de LIGO y han trabajado en esta área de astrofísica por los últimos 50 años. No cabe duda que sin sus esfuerzos, el área de ondas gravitacionales no existiría hoy día.


Extras

Referencias

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