Astrónomos anuncian la primera observación de la colisión de estrellas de neutrones y nacimiento de una Kilonova Azul.

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Una de las imágenes que confirma la detección fue obtenida por astrónomos de la Universidad de La Serena, quienes están asociado a LIGO, por medio de TOROS (Transient Optical Robotic Observatory of the South).

El evento, que por su importancia ha sido anunciado en ruedas de prensa en varios países, se refiere a la detección simultánea de una onda gravitacional y la identificación del objeto que la produjo.

Se trata de ondulaciones en el espacio y en el tiempo que fueron producidas por la espectacular fusión de dos estrellas de neutrones.  Este es el primer evento cósmico observado tanto por su luz como por la emisión de Ondas Gravitacionales, marcando un hito sin precedente en la historia de la Astronomía.

El descubrimiento fue realizado utilizando el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO) instalado en EE.UU., el detector VIRGO, de tecnología similar instalado en Europa y otros 60 telescopios terrestres y espaciales. En esta aventura una de las imágenes que confirma la detección fue obtenida por astrónomos de la Universidad de La Serena, quienes están asociado a LIGO, por medio de TOROS (Transient Optical Robotic Observatory of the South).

astronomos2La detección de Ondas Gravitacionales

Esta señal denominada GW170817, fue detectada el 17 de agosto de este año a las 8:41 am E.D.T. (9:41 am hora de Chile), duró cerca de 100 segundos y fue registrada por los dos detectores de LIGO (ubicados en Hanford, Washington, y Livingston, Louisiana, EE.UU.) y un tercer detector de VIRGO (situado cerca de Pisa, Italia). Este último recuperó sólo una pequeña señal, pero proporcionó información crucial para localizar el evento cósmico.

Los datos de LIGO indicaban que dos objetos astrofísicos localizados a una distancia relativamente cercana de 130 millones de años-luz de la Tierra habían estado moviéndose en espiral y acercándose mutuamente. Se calculó que estos objetos podrían tener entre 1.1 a 1.6 veces la masa del Sol y que corresponderían a dos estrellas de neutrones. Es decir, el evento GW170817 podría ser la fusión de dos estrellas de neutrones que a medida que se acercaban fueron emitiendo ondas gravitacionales, y una vez que se fusionaron dieron origen a un evento altamente energético y luminoso llamado Kilonova6 (explosión semejante a una supernova).

De ser así, las teorías también predicen que mientras la explosión ocurre en el entorno inmediato del par, la mayor parte de las dos estrellas de neutrones se fusiona formando un objeto ultra-denso, que emite una llamarada de energía muy compacta de rayos gama, algo así como “una bola de fuego”. Si esta radiación se detecta en conjunto con la detección de ondas gravitacionales, y gracias a la Teoría de la Relatividad General de Einstein, es posible confirmar que las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz.

Parte de la teoría se convirtió en un hecho concreto cuando un haz de luz fue detectado justo después de las ondas gravitacionales, por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi7, en forma de rayos gama y  por aproximadamente dos segundos, quedando entonces el desafío de encontrar la kilonova.

astronomos3El origen visible de las Ondas Gravitacionales

Durante las noches del 18, 19 y 20 de agosto, equipos de todo el mundo asociados al Consorcio LIGO/VIRGO (LVC), se dedicaron a la búsqueda de la contrapartida visible del GW170817, ya sea para detectar una imagen óptica, su emisión en infrarrojo o en ondas de radio.

Con los detectores de LIGO, la incorporación del detector de VIRGO y la señal del telescopio Espacial Fermi, se pudo localizar mejor la posición de la fuente. De manera varios observatorios pudieron, horas más tarde, comenzar a buscar la región del cielo donde se pensaba que se había originado la señal.

Los científicos de la Colaboración Internacional TOROS, compuesta por investigadores de Estados Unidos, México, Argentina, Brasil, dos astrónomos de la Pontificia Universidad Católica de Chile y 4 astrónomos de la Universidad de La Serena centraron sus esfuerzos en la búsqueda utilizando sus telescopios robóticos.

Fue emocionante para ellos saber que existía una alta probabilidad de que el origen de GW170817 fuese un objeto observable desde el cielo del hemisferio sur, y programaron sus observaciones hacia la galaxia NGC4993, ubicada a 130 millones de años luz en la constelación de Hidra, que presentaba un nuevo punto de luz, semejante a una estrella nueva, consistente con el brillo esperado por una kilonova.

Las observaciones generadas en TOROS se hicieron durante las noches del 18 y 19 de agosto, utilizando los telescopios T80 del proyecto S-PLUS ubicado en Cerro Pachón, La Serena, y el telescopio de la Estación Astrofísica Bosque Alegre, Córdoba.  Estas oportunas observaciones son hoy parte del acervo mundial que comprueba que en efecto NGC4993 es la galaxia hospedera de la kilonova AT2017gfo, causante de las ondas gravitacionales del evento GW170817.

Los resultados oficiales del LVC se difundieron este 16 de octubre en la Physical Review Letters. Mientras que los de la colaboración internacional LVC/EM y la colaboración TOROS, entre los que se incluyen como autores a los Doctores José Luis Nilo, Héctor Cuevas, Amelia Ramírez y Sergio Torres, de la Universidad de La Serena, ya han sido aceptados para su publicación en la revista Astrophysical Journal Letters.

astronomos4La ciencia esperaba observar la contrapartida visible y causante de las ondas gravitacionales en unos varios años más, mientras tanto y sin dudarlo fue un consenso inmediato el otorgar el Premio Nobel de Física de este año a los Investigadores principales del LVC. Sin embargo, por la acción rápida y unida de los varios consorcios internacionales de astrónomo y físicos, en los cuales nuestra región y su Universidad están incluidos, no han pasado meses y el mundo ya conoce el lugar exacto en el cielo de aquel objeto que hace uno 130 millones de años inicio una perturbación del espacio-tiempo que hoy ya sabemos detectar.

Durante el anuncio en la U. de La Serena -en el que estuvieron presentes autoridades universitarias, encabezadas por el Rector, Dr. Nibaldo Avilés- uno de los astrónomos de la casa de estudios que participa de la Colaboración Internacional TOROS, Dr. José Luis Nilo, señaló que hace un año atrás, en febrero del 2016, se detectó la primera onda gravitacional. Eso significa que luego de 100 años de desarrollo tecnológico, logramos confirmar que el Universo se comporta como un todo, algo que Einstein había estudiado a principios del 1900. Nos costó 100 años encontrar una onda gravitacional, entonces pensábamos que nos costaría un par de decenas más de años en encontrar qué causa esas ondas gravitacionales. Ese misterio a esa pregunta terminó hoy, gracias a un convenio internacional de más de mil investigadores de todo el mundo, entre los cuales está inserta la Universidad de La Serena, quienes acaban de hacer el anuncio mundial de que se ha observado en una galaxia que se encuentra a 130 millones de años luz, la unión, fusión, colisión de dos estrellas de neutrones, que son objetos tremendamente densos, cuya colisión fue lo suficientemente fuerte para generar la onda gravitacional más potente detectada hasta ahora”.

El aporte de los telescopios robóticos de pequeño y mediano porte adquieren en este caso un especial reconocimiento por su capacidad de responder rápidamente a situaciones tan relevantes como la aquí presentada. El Área de Astronomía del Departamento de Física y Astronomía de la ULS está operando en dos proyectos asociados a este tipo de telescopios los cuales cuentan con convenios de colaboración y apoyo financiero de la Vicerrectoría de Investigación y Postgrado de la ULS y de la Oficina de Investigación y Desarrollo Aeroespacial de América Latina (SOARD), una rama de la Oficina Internacional de Investigación Científica Básica para Latinoamérica de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. (AFOSR/IO).

La Directora de Investigación y Desarrollo de la ULS y astrónoma del Depto. de Física y Astronomía del plantel estatal, Dra. Amelia Ramírez, afirmó que la institución cree en la Astronomía y “está formando astrónomos, potenciando los postgrados y contratando doctores, y en particular, ha establecido convenios de colaboración, con aportes financieros concretos que nos torna aliados importantes para iniciativas extranjeras que se instalan en nuestra región, ya hemos dejado de ser beneficiarios pasivos”.

El Director del Centro de Informática y Computación de la ULS, Andrés Moya, afirmó que esta es una consecuencia positiva al trabajo en equipo que viene realizando la Universidad a través del Mejoramiento Continuo en Infraestructura Tecnológica, como soporte de la Administración Funcional Transversal de la ULS Compleja, facilitando equipamiento de alta gama, redes de alta velocidad, estables, confiables y seguras para que nuestros académicos se sientan apoyándolos en Astro Informática, Computación Científica, Big Data y almacenamiento de altas prestaciones.


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Composición de color de la galaxia NGC4993, galaxia anfitrión de la colisión de estrellas de neutrones. A la derecha detalle central de la  imagen, sin la galaxia gracias a la aplicación de sustracción de datos, donde se destaca el brillo causado por la colisión de estrellas de neutrones (Créditos: ULS-Colaboración TOROS).

 


 

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Infografía sobre la descripción temporal del evento en todas sus etapas (Image credit: LIGO-Virgo)


 

Esta animación captura los fenómenos observados en el transcurso de los nueve días posteriores a la fusión de estrellas de neutrones conocida como GW170817. Incluyen ondas gravitacionales (arcos pálidos); un chorro de velocidad cercana a la luz que produjo rayos gamma (magenta); expandiendo los escombros de un “kilonova” que produjo emisión ultravioleta (violeta), óptica e infrarroja (azul-blanca a roja); y, una vez que el chorro dirigido hacia nosotros se expandió a nuestra vista desde la Tierra, rayos X (azul) (Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/CI Lab).