La colisión de dos estrellas de neutrones creó una esfera tan perfecta que sorprende a los físicos

Ese evento, que muchos calificaron como el inicio de una nueva era en la Astrofísica, ha motivado decenas de estudios. Aún hoy siguen desvelándose interrogantes de aquella enorme explosión. El último ha sido descubierto por investigadores de la Universidad de Copenhague, quienes se han encontrado con una gran sorpresa: contrariamente a lo que se pensaba, aquella fusión de estrellas de neutrones dio como resultado una esfera casi perfecta. Es algo que contradice la física, pero que podría ayudarnos no solo a entender este tipo de fenómenos, sino otros, como la expansión del Universo. Los resultados acaban de publicarse en la revista 'Nature'.

Tras la kilonova, nace un agujero negro; pero eso no es todo: en estas condiciones tan extremas también surgen elementos más pesados, como el oro, el platino o el uranio. Los átomos de la alianza de su mano se crearon de eventos como este. También el yodo de su cuerpo. Y aunque sabemos cosas acerca de este violento fenómeno, aún se nos escapan muchas otras. Por suerte, en 2017 se recogió una ingente cantidad de datos que aún siguen revelando información, como su forma.

«Tienes dos estrellas supercompactas que orbitan entre sí 100 veces por segundo antes de colapsar. Nuestra intuición, y todos los modelos anteriores, dicen que la nube de explosión creada por la colisión debe tener una forma aplanada y bastante asimétrica», dice Albert Sneppen, estudiante de doctorado en el Instituto Niels Bohr y primer autor del estudio. Pero tras sus análisis se dieron cuenta de que estaban totalmente equivocados: la kilonova era completamente simétrica y tenía una forma cercana a una canica.

«Nadie esperaba que la explosión se viera así. No tiene sentido que sea esférica. Pero nuestros cálculos muestran claramente que lo es. Esto probablemente significa que las teorías y simulaciones de kilonovas que hemos estado considerando durante el últimos 25 años tienen lagunas y se nos escapa alguna ley física importante», apunta por su parte Darach Watson, profesor asociado en el Instituto Niels Bohr y segundo autor del estudio.

Los autores no saben cómo puede ser esférica, pero intuyen que se les escapa alguna teoría física importante. «La forma más probable de hacer que la explosión sea esférica es si una gran cantidad de energía sale del centro de la explosión y suaviza una forma que de otro modo sería asimétrica. Entonces, la forma esférica nos dice que probablemente hay mucha energía en el núcleo de la colisión, que fue imprevista», apunta Sneppen.

Cuando las estrellas de neutrones chocan, se unen, brevemente como una sola estrella de neutrones hipermasiva, que luego colapsa en un agujero negro. Los investigadores especulan si es en este 'derrumbe' donde se esconde gran parte del secreto: «Tal vez se crea una especie de 'bomba magnética' en el momento en que la energía del enorme campo magnético de la estrella de neutrones hipermasiva se libera cuando la estrella se colapsa en un agujero negro. La liberación de energía magnética podría causar que la materia en la explosión sea distribuidos más esféricamente. En ese caso, el nacimiento del agujero negro puede ser muy energético», señala Watson.

Sin embargo, esta teoría no explica otro aspecto del descubrimiento de los investigadores. Según los modelos anteriores, si bien todos los elementos producidos son más pesados que el hierro, los elementos extremadamente pesados, como el oro o el uranio, deben crearse en lugares diferentes de la kilonova que los elementos más livianos, como el estroncio o el criptón, y además ser expulsados en diferentes direcciones. Pero los análisis detectan solo los elementos más ligeros y, además, distribuidos de forma uniforme.

Por lo tanto, creen que las enigmáticas partículas elementales, los neutrinos, de los que todavía se desconoce mucho, también juegan un papel clave en el fenómeno.

«Una idea alternativa es que en los milisegundos que la estrella de neutrones hipermasiva vive, emite muy poderosamente, posiblemente incluyendo una gran cantidad de neutrinos. Los neutrinos pueden hacer que los neutrones se conviertan en protones y electrones, y así crear elementos más livianos en general. Esta idea también tiene deficiencias, pero creemos que los neutrinos juegan un papel aún más importante de lo que pensábamos», indica Sneppen.

La forma de la explosión es interesante por más motivos. «Entre los astrofísicos hay mucha discusión sobre lo rápido que se expande el Universo. La velocidad nos dice, entre otras cosas, qué edad tiene. Y los dos métodos que existen para medirlo difieren en aproximadamente 1.000 millones de años. Aquí es posible que tengamos un tercer método que pueda complementar y compararse con las otras medidas», señala Sneppen.

La llamada 'escalera de distancias cósmicas' es el método que se utiliza actualmente para medir la rapidez con la que se expande el Universo. Esto se hace simplemente calculando la distancia entre diferentes objetos en el universo, que actúan como si fueran los peldaños en una escalera.

«Gracias a su brillo y su forma esférica, sabiendo lo lejos que están, podemos usar las kilonovas como una nueva forma de medir la distancia de forma independiente: un nuevo tipo de regla cósmica -señala Watson-. «Saber cuál es la forma es crucial aquí, porque si tienes un objeto que no es esférico, emite de manera diferente, dependiendo de tu ángulo de visión. Una explosión esférica proporciona una precisión mucho mayor en la medición».

Aún así, los autores recalcan que es necesario comparar estos datos con los de otras kilonovas que se espera que observatorios como LIGO detecten en los próximos años.