En febrero de 2016, los científicos que trabajan en el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) hicieron historia cuando anunciaron la primera detección de ondas gravitacionales. Desde entonces, el estudio de las ondas gravitacionales ha avanzado considerablemente y ha abierto nuevas posibilidades al estudio del Universo y las leyes que lo gobiernan.
Por ejemplo, un equipo de la Universidad de Frankurt am Main demostró recientemente cómo se podrían usar las ondas gravitacionales para determinar cómo pueden obtener estrellas de neutrones masivas antes de colapsar en los agujeros negros. Esto sigue siendo un misterio desde que se descubrieron las estrellas de neutrones por primera vez en la década de 1960. Y con un límite de masa superior ahora establecido, los científicos podrán desarrollar una mejor comprensión de cómo se comporta la materia en condiciones extremas.
El estudio que describe sus hallazgos apareció recientemente en la revista científica. Las cartas del diario astrofísico bajo el título "Uso de observaciones de ondas gravitacionales y relaciones cuasi universales para restringir la masa máxima de estrellas de neutrones". El estudio fue dirigido por Luciano Rezzolla, Presidente de Astrofísica Teórica y Director del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Frankfurt, con la asistencia de sus alumnos, Elias Most y Lukas Wei.
En aras de su estudio, el equipo consideró observaciones recientes hechas del evento de onda gravitacional conocido como GW170817. Este evento, que tuvo lugar el 17 de agosto de 2017, fue la sexta onda gravitacional descubierta por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) y el Observatorio Virgo. A diferencia de los eventos anteriores, este fue único en el sentido de que parecía ser causado por la colisión y la explosión de dos estrellas de neutrones.
Y mientras que otros eventos ocurrieron a distancias de aproximadamente mil millones de años luz, GW170817 tuvo lugar a solo 130 millones de años luz de la Tierra, lo que permitió una rápida detección e investigación. Además, según el modelado realizado meses después del evento (y utilizando los datos obtenidos por el Observatorio de rayos X Chandra), la colisión parecía haber dejado un agujero negro como un remanente.
El equipo también adoptó un enfoque de "relaciones universales" para su estudio, que fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Frankfurt hace unos años. Este enfoque implica que todas las estrellas de neutrones tienen propiedades similares que se pueden expresar en términos de cantidades adimensionales. Combinados con los datos de GW, concluyeron que la masa máxima de las estrellas de neutrones no giratorias no puede exceder de 2,16 masas solares.
Como explicó el profesor Rezzolla en un comunicado de prensa de la Universidad de Frankfurt:
“La belleza de la investigación teórica es que puede hacer predicciones. La teoría, sin embargo, necesita desesperadamente experimentos para reducir algunas de sus incertidumbres. Por lo tanto, es bastante notable que la observación de una sola fusión binaria de estrellas de neutrones que ocurrió a millones de años luz de distancia, combinada con las relaciones universales descubiertas a través de nuestro trabajo teórico, nos haya permitido resolver un enigma que ha visto tanta especulación en el pasado ".
Este estudio es un buen ejemplo de cómo la investigación teórica y experimental puede coincidir para producir mejores predicciones de modelos y anuncios. Pocos días después de la publicación de su estudio, grupos de investigación de EE. UU. Y Japón confirmaron de forma independiente los hallazgos. Igualmente significativo, estos equipos de investigación confirmaron los hallazgos de los estudios utilizando diferentes enfoques y técnicas.
En el futuro, se espera que la astronomía de ondas gravitacionales observe muchos más eventos. Y con métodos mejorados y modelos más precisos a su disposición, es probable que los astrónomos aprendan aún más sobre las fuerzas más misteriosas y poderosas que trabajan en nuestro Universo.
