Enxampen dos forats negres mentre engolien estrelles de neutrons

Els detectors d’ones gravitatòries no paren d’observar nous fenòmens. Aquests aparells, que es poden considerar els telescopis d’una nova branca de l’astronomia que es va inaugurar el 2015, no detecten llum, com tots els telescopis anteriors, sinó que capten les vibracions produïdes en l’espai-temps per cataclismes còsmics com la fusió de forats negres o estrelles de neutrons. A la llista de fenòmens observats s’hi han sumat aquesta setmana dos forats negres engolint cadascun una estrella de neutrons. “Es tracta d’un fenomen que no s’havia observat mai”, diu Mario Martínez, investigador Icrea a l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) que ha participat en la troballa.

Un fenomen del catàleg

Tot i ser la primera vegada que s’observa, els astrofísics l’esperaven. “És en el catàleg de coses que s’han de trobar amb detectors d’ones gravitatòries”, confirma Martínez. En el primer dels esdeveniments, detectat el 5 de gener, un forat negre de 8,9 masses solars es va cruspir una estrella de neutrons que feia gairebé dues vegades el sol. En el segon, detectat deu dies després, el forat negre feia 5,7 masses solars i l’estrella de neutrons, 1,5. Una cosa curiosa de totes dues observacions, fetes des dels detectors LIGO, als Estats Units, i Virgo, a Itàlia, és que els científics esperaven veure un procés d’esbocinament progressiu de l’estrella de neutrons. Molts models indiquen que quan una estrella de neutrons s’acosta a un forat negre, el camp gravitatori és tan intens que l’estrella es pot trencar i caure progressivament al forat. Com que aquest procés és molt energètic, s’hauria de produir un esclat de llum. Però no hi ha cap telescopi que l’hagi detectat. Això vol dir que, més que mastegar i paladejar les estrelles de neutrons, els forats negres se les van empassar d’un glop.

Institucions com la Universitat de les Illes Balears, l’Institut de Ciències del Comos de la Universitat de Barcelona, la Universitat de València i l’Instituto Galego de Física de Altas Energías també han col·laborat en el nou descobriment. En el cas de l’IFAE, a més d’analitzar les dades generades pel detector, el grup que dirigeix Martínez va treballar més de dos anys en un instrument que a l’abril van instal·lar en un dels miralls de Virgo. “Està funcionant perfectament”, assegura l’investigador. L’objectiu d’aquest dispositiu és evitar que la llum que es dispersa mentre circula per l’interior dels tubs emmascari els senyals d’ones gravitatòries captats pel detector. Es tracta d’una millora que, segons Martínez, s’implementarà en els detectors que es construiran en el futur.

El telescopi Einstein

Precisament, aquestes observacions, publicades a la revista The Astrophysical Journal Letters, coincideixen amb l’aprovació de l’anomenat telescopi Einstein per part del Fòrum Estratègic Europeu sobre Infraestructures d’Investigació (ESFRI, segons les sigles angleses). Aquest telescopi és un detector d’ones gravitatòries de tercera generació, que es començarà a construir el 2026 a Sardenya o en algun lloc de l’euroregió de Mosa-Rin, que inclou part de Bèlgica, Alemanya i Holanda, i entrarà en funcionament el 2035. A diferència dels detectors actuals (LIGO, Virgo i KAGRA, al Japó), aquest observatori, que en l’àmbit científic es coneix amb les mateixes sigles que el famós extraterrestre de Spielberg (ET), tindrà una precisió que li permetrà captar ones gravitatòries de quan l’Univers tenia només cent milions d’anys. En aquella època encara no s’havien encès les primeres estrelles. L’Univers es trobava en el que es coneix com a edat fosca. “Si es detecten ones gravitatòries d’aquesta època, no poden venir de forats negres procedents d’estrelles sinó de forats negres primordials”, explica Martínez. Aquestes deteccions seran possibles gràcies a una estructura formada per sis tubs de 10 quilòmetres de llarg (els actuals en tenen 3 o 4) col·locats en forma de triangle i instal·lats sota terra.

Forats negres primordials

Quan en una estrella molt grossa s’aturen les reaccions de fusió nuclear, es produeix un col·lapse gravitatori que dona lloc a un forat negre. Però la teoria de la relativitat general d’Einstein encara prediu un altre mecanisme de formació d’aquests monstres còsmics: al principi de l’Univers es podrien haver produït unes fluctuacions en l’espai-temps que haurien generat acumulacions tan denses de matèria com per formar forats negres. Aquest nou detector permetrà esbrinar si això realment va succeir.