Estudio sobre las estrellas desde el Observatorio de Arecibo

Un equipo internacional de científicos, liderado por la Universidad de East Anglia en el Reino Unido, encontró un sistema estelar asimétrico de doble neutrón usando el potente radiotelescopio de Arecibo. Se cree que este tipo de sistema estelar es un precursor de la fusión de los sistemas estelares de neutrones dobles como el que LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory in the United States) descubrió en el 2017. La observación de LIGO fue importante ya que confirmó que las ondas gravitacionales son asociadas a la fusión de estrellas de neutrones.

El trabajo publicado por este equipo ayer en la revista Nature, indica que estos tipos de sistemas estelares de neutrones dobles pueden ser la clave para entender las colisiones de estrellas muertas y la expansión del universo.

"En 2017, los científicos de LIGO detectaron por primera vez la fusión de dos estrellas de neutrones", dice el físico Robert Ferdman, que dirigió el equipo. "El evento causó ondas gravitacionales a través del espacio tiempo, como predijo Albert Einstein hace más de un siglo. Confirmó que el fenómeno de estallidos cortos de rayos gamma se debió a la fusión de dos estrellas de neutrones".

Uno de los aspectos únicos del descubrimiento de 2017 y del de hoy es que los sistemas de neutrones dobles observados están compuestos por estrellas que tienen masas diferentes. Las teorías actuales sobre los descubrimientos del 2017 se basan en que las masas de las estrellas son iguales o muy cercanas en tamaño.

"El sistema estelar de neutrones dobles que observamos muestra las masas más asimétricas entre esas de sistemas de fusión conocidos dentro de la edad del universo", dice Benetege Perera, científico del Observatorio de Arecibo que fue co-autor de la publicación. "Basándonos en lo que sabemos de LIGO y nuestro estudio, la comprensión y la caracterización de la población de estrellas de neutrones de masa asimétrica doble es vital para la astronomía de ondas gravitacionales".

Perera, cuya investigación se centra en los púlsares y las ondas gravitacionales, se unió al Observatorio de Arecibo, financiado por NSF, en junio de 2019. La instalación, que es administrada por la Universidad Central de Florida, a través de un acuerdo de cooperación con la NSF, ofrece a los científicos de todo el mundo una mirada única al espacio debido a sus instrumentos especializados y su ubicación cerca del ecuador.

El Descubrimiento

El equipo descubrió un púlsar inusual, uno de los tipos de estrellas de neutrones magnetizadas del espacio profundo que emiten ondas de radio altamente enfocadas desde sus polos magnéticos.

El recién descubierto púlsar (conocido como PSR J1913+1102) es parte de un sistema binario – que significa que está encerrado en una órbita muy estrecha con otra estrella de neutrones.

"El Observatorio de Arecibo tiene un legado largo de descubrimientos de pulsares importantes", dice la oficial del programa de la NSF, Ashley Zauderer. "Este emocionante resultado muestra lo increíblemente relevante que es la sensibilidad única del radiotelescopio de Arecibo para las investigaciones científicas en la nueva era de la astrofísica".

Las estrellas de neutrones son los restos estelares muertos de una explosión supernova. Están compuestas por la materia más densa conocida, que contiene cientos de miles de veces la masa de la Tierra en una esfera del tamaño de una ciudad como Nueva York.

En unos 500 millones de años las dos estrellas de neutrones colisionarán, liberando cantidades asombrosas de energía en forma de ondas gravitacionales y luz.

“Esa colisión es lo que el equipo del LIGO observó en 2017. El evento no fue sorprendente, pero la enorme cantidad de materia expulsada de la fusión y su brillo fue inesperada”, dijo Ferdman.

"La mayoría de las teorías sobre este evento asumieron que las estrellas de neutrones encerradas en sistemas binarios son muy similares en masa", señaló Ferdman. "Pero este binario recién descubierto es inusual, porque las masas de sus dos estrellas de neutrones son bastante diferentes, con una mucho más grande que la otra. Este descubrimiento cambia las suposiciones antes establecidas".

Este sistema asimétrico da a los científicos la confianza de que las doble fusiones de estrellas de neutrones proporcionan pistas vitales sobre los misterios no resueltos en la astrofísica - incluyendo una más precisa determinación de la tasa de expansión del universo, conocida como la constante de Hubble.

Perera tiene múltiples títulos, incluyendo un doctorado en física de la Universidad de Virginia Occidental. Él fue autor y coautor de docenas de artículos de revistas reconosidas y presentadas en conferencias alrededor del mundo. Anteriormente enseñó en la Universidad de Manchester y fue un becario de verano en la Universidad de Purdue.