“Pac-Man” en el espacio: Descubren un raro evento celeste de agujeros negros que devoran estrellas de neutrones

(CNN) – Hace casi mil millones de años, dos de los objetos más extremos del universo se juntaron en una espiral de muerte, y uno de ellos no salió con vida.

Por primera vez, los astrónomos han detectado dos instancias separadas de agujeros negros que se tragan densas estrellas de neutrones, y se desarrolló como Pac-Man en el espacio.

Las ondas gravitacionales causadas por estos dos eventos llegaron a la Tierra en enero de 2020, lo que permitió a los astrónomos rastrear las ondas en el espacio-tiempo hasta cuando ocurrieron en galaxias distantes a 900 millones de años luz y a mil millones de años luz de distancia.

El estudio, que involucró a más de mil científicos en estas detecciones, se publicó el martes en The Astrophysical Journal Letters.

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Los hallazgos podrían ayudar a los científicos a descubrir secretos del universo y los diversos orígenes de las ondas gravitacionales.

Las ondas gravitacionales se crean cuando objetos masivos en el espacio se mueven y chocan, como un par de agujeros negros o un par de estrellas de neutrones. Si bien los científicos creían que tales colisiones eran posibles entre los agujeros negros y las estrellas de neutrones, no tenían la evidencia de tal evento, hasta ahora.

Los agujeros negros y las estrellas de neutrones son el resultado de la muerte de las estrellas. Cuando las estrellas mueren, pueden colapsar en voraces agujeros negros que consumen toda la materia a su alrededor. O pueden formar una estrella de neutrones, un remanente increíblemente denso que permanece después de la explosión de una estrella.

Ilustración de la fusión entre un agujero negro y una estrella de neutrones.

Los dos eventos de colisión ocurrieron con solo 10 días de diferencia, uno detectado el 5 de enero de 2020 y el segundo el 15 de enero. Fueron detectados por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) en los EE. UU. Y el Observatorio de ondas gravitacionales de Virgo en Italia.

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En el evento del 5 de enero, denominado GW200105, un agujero negro de aproximadamente nueve veces la masa de nuestro sol se tragó una estrella de neutrones que tenía 1,9 veces la masa de nuestro sol. Durante la colisión del 15 de enero conocida como GW200115, un agujero negro de seis masas solares engulló una estrella de neutrones de 1,5 masas solares. Una masa solar es la masa de nuestro sol.

“Estas colisiones han sacudido el Universo hasta su núcleo y hemos detectado las ondas que han enviado a toda velocidad a través del cosmos“, dijo Susan Scott, coautora del estudio y profesora distinguida de la Escuela de Investigación de Física de la Universidad Nacional Australiana en el Centro de Astrofísica Gravitacional , en una oracion.

“Cada colisión no es solo la unión de dos objetos masivos y densos. Es realmente como Pac-Man, con un agujero negro que se traga por completo a su estrella de neutrones compañera. Estos son eventos notables y hemos esperado mucho tiempo para presenciarlos. Así que es increíble capturarlos finalmente”.

La evidencia de que este raro evento ocurre no una, sino dos veces, es como la pieza final del rompecabezas de los astrónomos que intentan investigar si ocurren tales colisiones entre dos objetos extremos masivos.

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“Con este nuevo descubrimiento de fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros fuera de nuestra galaxia, hemos encontrado el tipo de binario faltante. Finalmente podemos comenzar a comprender cuántos de estos sistemas existen, con qué frecuencia se fusionan y por qué aún no hemos visto ejemplos en la Vía Láctea”, dijo Astrid Lamberts, coautora del estudio e investigadora del Centro Nacional de Investigación Científica en el Observatoire de la Côte d’Azur, en Niza, Francia, en un comunicado.

No se detectó luz de ninguno de los eventos, pero esto no sorprendió a los investigadores dada la gran distancia y el hecho de que los agujeros negros eran lo suficientemente masivos como para tragar por completo las estrellas de neutrones.

“Estos no fueron eventos en los que los agujeros negros masticaron las estrellas de neutrones como el monstruo de las galletas y arrojaron pedazos y pedazos. Ese ‘revoloteo’ es lo que produciría luz, y no creemos que eso haya sucedido en estos casos”, dijo. Patrick Brady, portavoz de la Colaboración Científica LIGO y profesor de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee, en un comunicado.

Ilustración muestra lo que puede suceder cuando un agujero negro se fusiona con una estrella de neutrones.

Anteriormente, los astrónomos que usaban los detectores de ondas gravitacionales habían encontrado candidatos para posibles colisiones entre estrellas de neutrones y agujeros negros, las cuales ocurrieron en 2019, pero no tenían evidencia suficiente para confirmarlas.

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Con base en los hallazgos de estas últimas detecciones, los investigadores creen que una de estas fusiones violentas ocurre aproximadamente una vez al mes dentro de mil millones de años luz de la Tierra.

Los detectores se encenderán para su cuarta campaña de observación en el verano de 2022 y se utilizarán para buscar más de estas raras fusiones para que puedan comprender dónde y con qué frecuencia ocurren.

“Ahora hemos visto los primeros ejemplos de agujeros negros fusionándose con estrellas de neutrones, por lo que sabemos que están ahí fuera”, dijo Maya Fishbach, becaria postdoctoral Einstein de la NASA y miembro de la colaboración científica LIGO.

“Pero todavía hay mucho que no sabemos sobre las estrellas de neutrones y los agujeros negros: qué tan pequeños o grandes pueden llegar a ser, qué tan rápido pueden girar, cómo se emparejan en socios de fusión. Con los datos de ondas gravitacionales futuras, tendremos el estadísticas para responder a estas preguntas y, en última instancia, aprender cómo se fabrican los objetos más extremos de nuestro universo “.