detección de estrellas binarias

Los detectores de ondas gravitacionales se parecen a oídos muy sensibles: captan el temblor del espacio cuando, en algún lugar del universo, chocan agujeros negros o estrellas de neutrones. Pero incluso los mejores «oídos» no oyen todo. El nuevo proyecto LIGO A# es como cambiar el tímpano por una membrana más fina y sensible.

En los oscuros confines de nuestra galaxia, lejos de los brillantes cúmulos estelares, se esconden millones de agujeros negros. Son invisibles: no emiten luz ni absorben materia de manera notable. Los métodos de búsqueda habituales, diseñados para campos estelares densos, son inútiles aquí. Se necesita otro enfoque.

En el centro de nuestra galaxia vive el agujero negro supermasivo Sagitario A*. Si un compañero invisible gira a su alrededor, su danza se puede notar por la luz de otras estrellas. La gravedad de este par actúa como una lente: cuando los agujeros negros pasan frente a una estrella de fondo, su luz se amplifica momentáneamente y se duplica.

En agosto de 2019, los detectores LIGO y Virgo registraron una onda gravitacional procedente de la fusión de dos objetos compactos en un sistema de estrella binaria. Uno de ellos pesaba 23 masas solares, un agujero negro común. El otro, sin embargo, tenía entre 2.5 y 2.67 M⊙.

Una estrella de neutrones es el núcleo que fue de una estrella masiva, comprimido hasta el tamaño de una ciudad. Una cucharadita de su materia pesa como una montaña. Pero dentro de esta esfera ultradensa puede esconderse una sorpresa: bajo una presión inimaginable, los neutrones se descomponen en quarks y la estrella adquiere un núcleo nuevo, más compacto.

Dos patinadores en un lago congelado hasta el horizonte. Están tan lejos que sus siluetas se han reducido a puntos, y su atracción mutua es casi un concepto teológico. Según los preceptos de Newton, deberían girar en un vals especulativamente lento. Pero los telescopios ven otra cosa.

En el centro de la Vía Láctea, envuelto en polvo y fulgor, se esconde un agujero negro supermasivo: Sagitario A*. A su alrededor, como polillas alrededor de una llama, giran decenas de estrellas guía. Dos de ellas, S2 y S38, con órbitas excéntricas y períodos de pocos años, se han convertido en protagonistas de la verificación de las leyes fundamentales del cosmos.

Dos estrellas de neutrones se acercan en espiral y colisionan. Nace una onda gravitacional, una ondulación en el espacio-tiempo, un breve estallido de rayos gamma y un tenue resplandor que los astrónomos llaman kilonova. Pero a veces la señal pasa cerca de una galaxia pesada.

Durante décadas, SETI ha perseguido esferas de Dyson — hipotéticas envolturas que capturan la luz de звезды y la reemiten en el infrarrojo. Pero el cosmos guarda silencio. Tal vez otra inteligencia actúa con más elegancia: no recolecta luz, sino que doma la rotación de светила, como un gigantesco volante de inercia.

El universo habla el lenguaje de las ondas gravitacionales — vibraciones del propio espacio-tiempo. Cuando dos estrellas de neutrones, esos remanentes superdensos de supernovas que estallaron hace eones, se funden en una danza final, emiten un prolongado y creciente "chirrido".

Un par de estrellas de neutrones, entrelazadas por un cerrojo gravitacional, traza círculos invisibles en el vacío. Hace cien años, Albert Einstein describió esta danza como ondas de geometría curvada, pero durante mucho tiempo solo pudimos seguirla con el rabillo del ojo, a través del parpadeo febril de los pulsos de radio.

Fue Edwin Hubble quien descubrió que las galaxias se alejan, y Georges Lemaître lo relacionó con la expansión del espacio. Hoy, el modelo ΛCDM, basado en la energía oscura y la materia oscura, afirma que el Universo es plano como un lienzo perfectamente tensado.

Cuando una estrella masiva estrella agota su combustible, el colapso del núcleo puede generar una supernova y una estrella de neutrones, pero si la masa es suficiente, nada detiene la compresión: nace un agujero negro.

Imagina una orquesta afinándose: los violines ascienden, es el familiar «chirrido» de las fusiones de agujeros negros en los detectores LIGO. Ahora imagina una marcha fúnebre: un sonido que desciende, como una sirena que se apaga. Exactamente ese es el sello de ondas gravitacionales que debería dejar un sistema donde una de las masas es negativa.

Algunas gigantes rojas —enormes estrellas viejas— cambian su brillo muy lentamente: un ciclo puede durar más de un año. Los astrónomos no podían entender por qué. Una idea: cerca orbita un compañero invisible que periódicamente tapa parte de la luz. Otra: la estrella misma pulsa, como un corazón, pero muy pausado — sus capas externas se contraen y se expanden.

Destellos rítmicos de un faro en medio de una niebla espesa: así se ve la búsqueda de púlsares. El faro gira y su haz llega periódicamente al telescopio. Pero la niebla desdibuja la luz y el período parece un poco diferente.

En la constelación de Piscis hay una estrella que la gente ha visto durante miles de años, pero solo ahora han podido distinguir su estructura interna. Alfa Piscis no es una estrella, ni siquiera dos, sino toda una familia: dos pares de estrellas unidas por la gravedad.

Una estrella como el Sol no solo brilla: también zumba suavemente. En su interior, el plasma burbujea, y estos movimientos hacen que la superficie suba y baje rítmicamente. Captar ese temblor desde la Tierra es casi imposible: se ahoga en el ruido de la atmósfera y del propio instrumento.

Una estrella caliente en sus últimos estertores tiembla como una cuerda después de ser pulsada. Su superficie oscila con amplitudes de milésimas de magnitud estelar, algo así como notar que una bombilla en una habitación parpadea un 0,3% más brillante.

Cuando dos galaxias chocan, sus agujeros negros centrales comienzan una larga danza de acercamiento. Mientras no se fusionan en uno solo, podemos ver un par de cuásares: luces brillantes que se encienden cuando los agujeros negros absorben gas y polvo. Estos pares en el cielo son como dos faros cercanos, pero cada uno ilumina desde su propio puerto.

En el cúmulo estelar NGC 2158, que tiene más de mil millones de años, los astrónomos han contado con qué frecuencia las estrellas viven en parejas. El telescopio Hubble observó el cúmulo durante mucho tiempo para poder ver incluso las estrellas más tenues, aquellas con menos de un tercio de la masa del Sol.

Los detectores de ondas gravitacionales LIGO y Virgo captaron un estruendo sordo, la huella de la fusión de dos objetos invisibles. Su masa total resultó ser menor que la solar. La evolución estelar no produce agujeros negros tan ligeros: una estrella agonizante no se comprime en un final tan diminuto.

Dos reflectores colocados uno al lado del otro: desde lejos, su luz se funde en una sola mancha y parece que hay una única fuente. Así ocurre también en el espacio: alrededor del 10–20% de las estrellas tenues son en realidad pares cercanos de astros idénticos. Por separado no se pueden distinguir, pero juntos brillan notablemente más que una estrella individual con los mismos parámetros.

En agosto de 2017, los detectores de ondas gravitacionales captaron una señal de la fusión de dos estrellas de neutrones — restos ultradensos de estrellas que explotaron. En ese mismo instante, en toda la Tierra transcurría la rutina habitual: los aviones aterrizaban, los coches circulaban y los navegadores calculaban rutas.

A veces, en el bolsillo de una chaqueta vieja encuentras una entrada de cine de hace tres años. No puedes reconstruir el momento, pero sí saber a dónde fue su dueño. Algo parecido ocurre con las subenanas calientes: estrellas diminutas en una etapa tardía de su vida que brillan sobre todo en ultravioleta. Su luz es como esa entrada: habla del pasado, pero leerla no es fácil.

Un afinador de pianos en una sala ruidosa no escucha todos los sonidos por igual: distingue una sola cuerda entre decenas. Algo parecido hace el nuevo radar láser: entre los muchos rayos reflejados, encuentra los que contienen información sobre la vibración del objetivo. Un radar convencional envía un pulso corto y espera el eco.

Dos estrellas giran tan cerca que sus capas externas se funden en una envoltura común. La materia fluye de una a otra, como agua de una taza rebosante a la vecina. En esta danza cósmica, donde las estrellas literalmente se tocan, los astrónomos han detectado campos magnéticos por primera vez de forma masiva.

En los centros de casi todas las galaxias se esconden agujeros negros, gigantes invisibles. Cuando dos galaxias chocan, sus agujeros negros forman una pareja condenada a bailar uno alrededor del otro.

Una estrella de neutrones es una esfera del tamaño de una ciudad, pero pesa como una vez y media el Sol. Dentro de esa esfera, la materia está tan comprimida que una cucharadita pesaría miles de millones de toneladas. Pero los físicos no saben con certeza de qué está hecha exactamente esa materia.

Un púlsar es una estrella muerta que gira y emite pulsos de radio, como un faro. Si el púlsar tiene una compañera, ambos orbitan alrededor de su centro de masa común.

El universo está lleno de masa invisible — la materia oscura — que solo se manifiesta a través de la gravedad. Una de las hipótesis sugiere que la materia oscura está compuesta por agujeros negros primordiales, objetos formados en las condiciones extremas inmediatamente posteriores al Big Bang.

Astrónomos encontraron en el Universo un objeto invisible que pesa apenas un millón de soles — para el cosmos es una nimiedad, cien veces más ligero que todo lo que se había podido 'pesar' a tales distancias. El objeto no brilla, pero se delató al curvar la luz de una galaxia aún más lejana.