Detecten per primera vegada el xoc d'un forat negre amb una estrella de neutrons

Els científics han documentat per primera vegada un dels fenòmens més violents i rars de l'univers: la fusió d'un forat negre amb una estrella de neutrons. Aquest procés s'havia predit, però mai fins ara s'havia pogut observar, en una investigació publicada aquest dimarts a Astrophysical Journal Letters, en què han intervingut més de mil científics del consorci europeu VIRGO, el nord-americà LIGO i el japonès KAGRA.

Els dies 5 i 15 de gener del 2020 es van detectar dues ones gravitacionals pel procés de fusió de "parells mixtos", formats per una estrella de neutrons i un forat negre. Els dos sistemes giraven l'un al voltant de l'altre i es van ajuntar en un únic objecte compacte.

"Fins ara hem observat parells de forats negres o parells d'estrelles de neutrons mitjançant observacions de radiació electromagnètica o a través d'ones gravitatòries. El parell de forat negre i estrella de neutrons era el "binari desaparegut" que ens faltava als astrònoms", ha explicat la investigadora de VIRGO Astrid Lamberts al laboratori Artemis.

Aquests senyals gravitacionals guarden informació valuosa sobre les característiques físiques dels sistemes, com ara la massa i la distància dels dos parells mixtos, així com els mecanismes físics que els han generat i que els fan fusionar.

En aquesta simulació del xoc dels sistemes del 15 de gener de 2020 es pot veure com es converteix un "parell mixt" en un objecte compacte:
 

Fa 1.000 milions d'anys  

L'anàlisi de les ones diu que el primer xoc es va produir fa uns 900 milions d'anys, i que la massa del forat negre i de l'estrella de neutrons va ser aproximadament 8,9 vegades i 1,9 vegades més gran que el Sol.

Pel que fa al segon, el 15 de gener, els investigadors dels consorcis científics estimen que els dos objectes compactes tenien masses al voltant de 5,7 i 1,5 vegades més que el Sol i que es van fusionar fa gairebé 1.000 milions d'anys.

Els resultats permetran als investigadors treure les primeres conclusions sobre l'origen d'aquests rars sistemes binaris i la freqüència amb què es fusionen. A més, desvelaran alguns dels misteris més complexos de l'univers, com els components bàsics de la matèria i el funcionament de l'espai i el temps.

La llum de la col·lisió, però, no va ser detectada pels astrònoms degut a la distància en què es troben les fusions. Qualsevol llum, independentment de la longitud d'ona, seria molt tènue i difícil de detectar fins i tot amb els telescopis més potents.

També és probable que les fusions no emetessin llum perquè els forats negres eren prou grans per empassar-se les estrelles de neutrons senceres.  

Una predicció d'Einstein

Aquesta observació permetrà estudiar la física dels forats negres i les fusions estel·lars dona l'oportunitat de posar a prova les lleis fonamentals de la física en condicions extremes, que no es poden reproduir a la Terra.  

Albert Einstein va predir a la seva teoria de la relativitat general l'existència de les ones gravitacionals, una mena d'onades o petites arrugues que es produeixen en l'espai-temps de l'univers, a causa de successos de gran violència que generen massives quantitats d'energia com l'explosió d'una estrella.

No van ser detectades per primera vegada fins al 2015. Un avenç científic fonamental per al coneixement de l'univers que va valer el Premi Nobel als nord-americans Rainer Weiss, Barry Barish i Kip Torne.

"LIGO i VIRGO continuen registrant col·lisions catastròfiques que mai s'havien observat fins ara, amb l'objectiu de conèixer molt més la profunditat de l'univers en què vivim", va afirmar Giovanni Losurdo, portaveu de VIRGO i investigador de l'Institut Nacional de Física Nuclear d'Itàlia.