Astronomía Multimensajero con Ondas Gravitacionales
Una estrella de neutrones es un objeto extremadamente denso y compacto que queda tras el colapso de una estrella masiva. Estos objetos tienen una masa 1,4 veces superior a la del Sol, pero un radio de apenas 10 kilómetros. Una cucharadita de material de una estrella de neutrones pesaría unos mil millones de toneladas, o más que el peso combinado de todos los seres humanos de la Tierra. Cuando dos estrellas de neutrones orbitan entre sí en un sistema binario y se acercan al punto de fusión, emiten ondas gravitacionales que pueden detectarse desde la Tierra. Sin embargo, esta no es la única señal que puede detectarse de un evento de este tipo.
El 17 de agosto de 2017, a las 14:41:04 CEST, los detectores LIGO y Virgo detectaron una señal de ondas gravitacionales, más tarde denominada GW170817, que era consistente con la fusión de dos estrellas de neutrones. Apenas 1,7 segundos después, los satélites Fermi e Integral detectaron de forma independiente una explosión de rayos gamma, denominada GRB170817A. La posible conexión entre estos dos sucesos alertó a los astrónomos sobre la posibilidad de encontrar otras emisiones electromagnéticas procedentes del sistema binario de estrellas de neutrones.
Gracias a la red de tres detectores de ondas gravitacionales, el evento se localizó en una pequeña zona del cielo en la constelación de Hydra, a unos 130 millones de años luz de la Tierra. En respuesta, se puso en marcha una campaña de observación en la que participaron más de 70 telescopios de todo el espectro electromagnético. Menos de 11 horas después de la fusión, el telescopio Swope de Chile detectó un brillante transitorio óptico en la galaxia NGC 4993, que posteriormente fue observado de forma independiente por otros telescopios en las bandas infrarroja y ultravioleta. Esta señal era compatible con una kilonova, lo que supuso la primera detección fiable de este tipo de detecciones transitorias. Posteriormente, se detectaron emisiones de rayos X y radio, procedentes de un proceso físico distinto al anterior, que se atribuyeron al resplandor posterior del GRB170817A. Era la primera vez en la historia de la astronomía que se observaba un suceso a través de diferentes «mensajeros», incluidas las ondas gravitacionales. Esto marcó el nacimiento de una nueva era de la astronomía, la Astronomía Multimensajero con ondas gravitacionales.
Además, el descubrimiento de GW170817 tuvo repercusiones fundamentales en física y astronomía. Permitió relacionar definitivamente los estallidos breves de rayos gamma con la fusión de estrellas de neutrones. También fue posible observar la producción de metales pesados como el oro, lo que confirma que estos sucesos pueden tener un impacto significativo en el enriquecimiento de metales en nuestro universo. La detección también proporciona información sobre la ecuación de estado de las estrellas de neutrones, es decir, una relación entre presión y densidad, que describe la materia a densidad supranuclear. Por último, la observación conjunta de ondas gravitacionales y señales electromagnéticas permitió una nueva medición de la constante de Hubble, una estimación del ritmo de expansión del universo.
La observación de más fuentes como GW170817 es fundamental para profundizar en las importantes implicaciones físicas de este descubrimiento, aunque se trata del único suceso multimensajero detectado hasta ahora. De hecho, las observaciones conjuntas de sistemas binarios de estrellas de neutrones no son fácilmente reproducibles. Estas fusiones son más raras que las de sistemas binarios de agujeros negros y, a menudo, la localización de la fuente en el cielo está poco delimitada, lo que hace que esta observación sea especialmente compleja, dada la naturaleza transitoria de la emisión electromagnética. La estrecha colaboración y el trabajo en equipo entre las comunidades científicas gravitatoria y electromagnética son esenciales para allanar el camino a la Astronomía Multimensajero, continuando la increíble revolución que comenzó con GW170817.