El chorro de luz que iluminó el universo: histórico hallazgo con firma española

El 17 de agosto de 2017 fue un día histórico para la astrofísica: ese día, por primera vez, se captaron la luz y las ondas gravitacionales causadas por la fusión de dos estrellas de neutrones, una colisión (o kilonova) que la física teórica había descrito 30 años antes pero que jamás se había observado.

Meses después, un equipo internacional de investigadores analizó las imágenes de la colisión y hoy Science publica los detalles.

El choque ocurrió en una galaxia a 130 millones de años luz de la Tierra y fue registrado por los observatorios de ondas gravitacionales (LIGO y Virgo), que captaron imágenes inéditas del excepcional evento, que sigue siendo único.

En el momento de la colisión entre las dos estrellas se produjo una ráfaga de rayos gamma y se liberó un chorro de materiales que salieron despedidos casi a la velocidad de la luz.

En las semanas y meses posteriores a la colisión, los científicos vieron evolucionar la ráfaga de luz a lo largo de todo el espectro electromagnético, desde los rayos X y gamma, hasta la luz visible y las ondas de radio, lo que se interpretó como el "resplandor posterior" de la fusión.

Dos hipótesis (o modelos) trataron de explicar el aumento de luz: podía proceder de una burbuja originada tras el choque, "que se iba expandiendo y creciendo", o podría tratarse de un chorro de materia, "un elemento más unido, más pequeño y que se mueve a más velocidad en una dirección única", explica a Efe el investigador del Instituto JIVE (Países Bajos) y coautor del estudio, Benito Marcote.

Sin embargo, con las imágenes disponibles hasta entonces, no se podía determinar cuál era el modelo acertado. Hacía falta más resolución para determinar el tamaño de la fuente.

Con esta premisa, un equipo internacional de científicos liderado por el astrofísico Giancarlo Ghirlanda del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF, Italia) observó el resplandor 207 días después de la fusión con la ayuda de una red de 33 radiotelescopios repartidos en los cinco continentes.

Las imágenes se enviaron al Instituto JIVE, donde se combinaron y analizaron usando una técnica que se conoce como Interferometría de Línea de Base Muy Larga (VLBI), que permite alcanzar un nivel de detalle tan grande como para distinguir a una persona caminando sobre la superficie de la Luna.

Tal nivel de resolución de las imágenes "permitiría medir el tamaño del objeto y determinar de qué hipótesis se trataba, ya que una burbuja debería aparecer como un objeto medianamente grande, y un chorro debería aparecer como algo pequeño y compacto", puntualiza a Efe el astrofísico cántabro.

Los datos confirmaron que la colisión (denominada GW170817) produjo un chorro estructurado que se expandió casi a la velocidad de la luz y que fue capaz de atravesar la kilonova (bola de materiales emitidos tras la explosión) y propagarse por el espacio interestelar.

Ilustración de un jet o chorro atravesando el material eyectado por la fusión de dos estrellas de neutrones. / O.S.Salafia, G.Ghirlanda, NASA/CXC/GSFC/B.Williamsetal

Las conclusiones del estudio concuerdan con observaciones previas realizadas por otro grupo de astrónomos liderados por Kunal Mooley (NRAO, EEUU), que con una técnica diferente (midiendo la posición de la luz) también confirmaron "la existencia de un chorro de partículas que atravesó la envoltura y se propaga a velocidades próximas a la de la luz", comenta Zsolt Paragi (JIVE).

Además, "los resultados obtenidos también sugieren que más del 10 por ciento de estas fusiones deberían producir chorros que atraviesen la envoltura inicial y por tanto podría ser observados", concluye Marcote.

En los próximos años, varias de estas fusiones de dos estrellas de neutrones serán descubiertas, y sus observaciones permitirán clarificar los procesos que tienen lugar en uno de los eventos más poderosos que ocurren en el Universo.

En el trabajo han participado también investigadores españoles en el Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC) y en el Jodrell Bank Centre for Astrophysics (Reino Unido).