Estrellas moribundas, nueva fuente potencial de ondas gravitacionales

Simulación de un capullo de estrella moribunda emitiendo ondas gravitacionales - UNIVERSIDAD DE NORTHWESTERN

   MADRID, 5 Jun. (EUROPA PRESS) -

   Los capullos de escombros alrededor de estrellas moribundas pueden emitir también ondas gravitacionales, un fenómeno hasta ahora detectado solo en sistemas binarios.

   Es lo que sugieren nuevas simulaciones astrofísicas presentadas por investigadores de la Universidad de Northwestern en la 242 reunión de la American Astronomical Society.

   Hasta ahora, los astrofísicos sólo han detectado ondas gravitacionales procedentes de sistemas binarios, es decir, de la fusión de dos agujeros negros, dos estrellas de neutrones o una de cada. Aunque, en teoría, los astrofísicos deberían ser capaces de detectar ondas gravitacionales procedentes de una única fuente no binaria, aún no han descubierto estas esquivas señales.

   Los investigadores sugieren buscar en un lugar nuevo, inesperado y totalmente inexplorado, los turbulentos y energéticos capullos de escombros que rodean a las estrellas masivas moribundas.

   Por primera vez, los investigadores han utilizado simulaciones de última generación para demostrar que estos capullos pueden emitir ondas gravitacionales. Y, a diferencia de los chorros de las explosiones de rayos gamma, las ondas gravitacionales de los capullos deberían estar dentro de la banda de frecuencias que puede detectar el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferómetro Láser (LIGO).

   "A día de hoy, LIGO sólo ha detectado ondas gravitacionales procedentes de sistemas binarios, pero algún día detectará la primera fuente no binaria de ondas gravitacionales --afirma en un comunicado Ore Gottlieb, investigador del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA) de la Northwestern, que dirigió el estudio--. Los capullos son uno de los primeros lugares donde deberíamos buscar este tipo de fuentes".

   Para realizar el estudio, Gottlieb y sus colaboradores utilizaron nuevas simulaciones de última generación para modelizar el colapso de una estrella masiva. Cuando las estrellas masivas colapsan y se convierten en agujeros negros, pueden crear potentes chorros de partículas que viajan a velocidades cercanas a la de la luz. Las simulaciones de Gottlieb modelizaron este proceso, desde el momento en que la estrella colapsa en un agujero negro hasta que el chorro escapa.

   En un principio, quería comprobar si el disco de acreción que se forma alrededor de un agujero negro podía emitir ondas gravitacionales detectables, pero de sus datos surgió algo inesperado.

   "Cuando calculé las ondas gravitacionales de las proximidades del agujero negro, descubrí otra fuente que perturbaba mis cálculos: el capullo --explica Gottlieb--. Intenté ignorarlo. Pero me di cuenta de que era imposible ignorarlo. Entonces me di cuenta de que el capullo era una interesante fuente de ondas gravitacionales".

   Cuando los chorros colisionan contra las capas de la estrella moribunda, se forma una burbuja, o "capullo", alrededor del chorro. Los capullos son lugares turbulentos, donde los gases calientes y los escombros se mezclan aleatoriamente y se expanden en todas direcciones desde el chorro. A medida que la burbuja energética se acelera desde el chorro, perturba el espacio-tiempo para crear una onda de ondas gravitacionales, explica Gottlieb.

   "Un chorro comienza en el interior de una estrella y se abre camino hacia el exterior para escapar --explica--. Es como cuando se hace un agujero en una pared. La broca que gira golpea la pared y los restos salen de ella. La broca da energía a ese material. Del mismo modo, el chorro perfora la estrella, haciendo que el material de la estrella se caliente y se derrame. Estos escombros forman las capas calientes de un capullo", añade.

   Si los capullos generan ondas gravitacionales, LIGO debería ser capaz de detectarlas en sus próximas pruebas, afirma Gottlieb. Los investigadores suelen buscar ondas gravitacionales de una sola fuente procedentes de explosiones de rayos gamma o supernovas, pero los astrofísicos dudan que LIGO pueda detectarlas.

   "Tanto los chorros como las supernovas son explosiones muy energéticas --explica Gottlieb--, pero sólo podemos detectar ondas gravitatorias procedentes de explosiones asimétricas de mayor frecuencia. Las supernovas son más bien esféricas y simétricas, por lo que las explosiones esféricas no cambian la distribución equilibrada de la masa en la estrella para emitir ondas gravitacionales".

   "Las explosiones de rayos gamma duran decenas de segundos, por lo que la frecuencia es muy pequeña, inferior a la banda de frecuencias a la que es sensible LIGO", prosigue.

   En su lugar, Gottlieb pide a los astrofísicos que redirijan su atención a los capullos, que son asimétricos y muy energéticos. "Nuestro estudio es una llamada a la acción a la comunidad para que se fije en los capullos como fuente de ondas gravitacionales", resalta.

   "También sabemos que los capullos emiten radiación electromagnética, por lo que podrían ser eventos multimensajero --prosigue--. Estudiándolos, podríamos aprender más sobre lo que ocurre en la parte más interna de las estrellas, las propiedades de los chorros y su prevalencia en las explosiones estelares".