El oro de las estrellas

Por Martín Bonfil Olivera
Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 22 de octubre  de 2017

Desde hace algunas semanas, entre la comunidad de astrofísicos y expertos en relatividad y cosas similares había corrido un rumor: “se aproxima un gran anuncio en relación con las ondas gravitacionales”.

Usted recordará que este año el premio Nobel de física se entregó a los creadores del detector LIGO, que el 11 de febrero de 2016 permitió detectar, por primera vez, dichas oscilaciones del espacio tiempo, predichas por la teoría de la relatividad de Einstein. Fueron producidas por el choque de dos hoyos negros que, atraídos por su propia gravedad, fueron girando cada vez más rápido en un remolino que los acercó más y más hasta que, al chocar y fundirse, hicieron temblar el tejido del cosmos como una gelatina.

Desde entonces se habían detectado, gracias a los dos detectores LIGO ubicados en distintas partes de los Estados Unidos, y a su primo menor Virgo, en Italia, otras tres fuentes de ondas gravitacionales, también debidas a la fusión de hoyos negros.

Pero el pasado 16 de octubre, la comunidad astronómica finalmente anunció al mundo, en una conferencia de prensa en Washington, DC, que dos meses antes, el 17 de agosto, habían detectado un quinto evento cósmico que emitió ondas gravitacionales intensas durante nada menos que 100 segundos. Gracias a que se tienen detectores tres puntos, los dos LIGO y Virgo, se logró triangular con cierta precisión la región del espacio de donde provenían las ondulaciones.

Dos segundos después el telescopio espacial Fermi de la NASA detectó, en esa misma región, un fenómeno llamado “emisión de rayos gamma”: un tipo de evento que libera cantidades inmensas de radiación electromagnética, y cuyo origen era incierto hasta ahora. Inmediatamente, astrónomos en todo el mundo dirigieron sus telescopios de distintos tipos al cielo. Doce horas más tarde, detectaron luz visible e infrarroja proveniente del mismo punto, ubicado a 130 millones de años luz, en la constelación de la Hidra, y una semana después rayos X, y luego ondas de radio.

Toda esta información permitió deducir que la causa del evento fue el choque de dos estrellas de neutrones que giraban una alrededor de la otra (algo que ya se había predicho teóricamente con mucha precisión). Al fundirse, emitieron ondas gravitacionales y radiación electromagnética –luz visible, rayos gamma, X e infrarrojos, y ondas de radio–, además de cantidades enormes de elementos químicos pesados recién formados, como oro, plata, platino, uranio y varios más.

Origen cósmico de
los elementos químicos

Desde los años ochenta, el astrónomo y divulgador Carl Sagan nos había enseñado que “estamos hechos de materia estelar”: los átomos que constituyen todo el universo fueron “cocinados” en estrellas, a partir de hidrógeno y helio. A su vez éstos, los elementos más ligeros de la tabla periódica, fueron creados en el big bang. A partir de ellos, las estrellas, gracias a las reacciones termonucleares que las hacen brillar, producen otros elementos más pesados como carbono, oxígeno y muchos otros. Pero los elementos más pesados que éstos sólo se producen cuando las estrellas especialmente grandes, luego de acabar de quemar el combustible que las mantiene en equilibrio, se contraen debido a su propia gravedad, y luego explotan para convertirse en supernovas. En este proceso se forman dichos elementos más pesados, que son expulsados hacia el espacio.

El remanente de estas explosiones es a veces, dependiendo de la masa de la estrella que explota, una estrella de neutrones: una esfera de sólo unos 20 kilómetros de diámetro, formada casi exclusivamente por neutrones, y que tiene una densidad inimaginable: puede pesar el doble que el Sol. Una cucharadita de este material pesaría unas mil millones de toneladas, o unas 900 veces el peso de la Gran Pirámide de Egipto. Fueron dos de estas esferas de materia superdensa las que chocaron en el evento detectado el 17 de agosto.

Además de producir ondas gravitacionales y electromagnéticas, este cataclismo cósmico mostró que la principal fuente de elementos químicos pesados en el universo no son, como se pensaba hasta ahora, las supernovas, sino los choques de estrellas de neutrones, que producen lo que se conoce como kilonovas. En particular, se calcula, por ejemplo, que la kilonova de agosto produjo una cantidad de oro equivalente a unas 10 veces la masa de la Tierra. Además, ayudó a precisar el valor de la llamada constante de Hubble, que indica a qué velocidad se está expandiendo el universo, y prácticamente resolvió el misterio del origen de las emisiones de rayos gamma, entre otros importantísimos avances.

Cuando el año pasado se descubrieron las ondas gravitacionales, se dijo que ahora los astrónomos tenían una nueva “ventana” disponible, además de la radiación electromagnética ­para estudiar el universo. Tan sólo un año después, esta nueva herramienta comienza a dar resultados de gran riqueza, y confirma que el Nobel de física de este año no pudo haber sido más acertado.

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Contacto: mbonfil@unam.mx

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