La persecución de una KiloNova

Hace treinta años nos deslumbró la Supernova 1987A, un evento doblemente singular que marcó un hito en la Astronomía reciente. Fue la primera explosión de una estrella visible a simple vista desde que se inventó el telescopio, pero también fue el inicio de una manera distinta de mirar a los eventos estelares. Los comenzamos a estudiar no solo a través de la luz que éstos emiten, sino también mediante la detección de las partículas expelidas de estos acontecimientos cataclísmicos.

El 17 de agosto de este año sucedió otro evento histórico. El telescopio espacial Fermi detecta una erupción de rayos gamma proveniente de una galaxia elíptica, NG 4993, en la constelación de Hidra. Esa erupción fue corroborada por el satélite INTEGRAL, (por sus siglas en inglés: Laboratorio Astrofísico Internacional de Rayos Gamma). Esas dos mediciones daban una mayor precisión al origen de la fuerte emisión gamma y, desde ese momento NGC 4993 se convierte en el centro de la atención de todos los telescopios del mundo, pero sobre todo de aquellos miran al cielo desde hemisferio Sur. Seis minutos más tarde de la alerta inicial de la erupción gamma, el Observatorio LIGO detecta un evento que luego será asociado con la emisión de una onda gravitacional producida por la fusión de dos estrellas de neutrones.

Las ondas gravitacionales son tenues perturbaciones al tiempo y al espacio producidas por la rotación de objetos con masas descomunales. Es la primera vez que se registra este tipo de fusión de los objetos estelares mas densos del universo. La densidad de las estrellas de neutrones equivale a concentrar toda la masa de la Tierra en una esfera de 2 km de diámetro, y no de 12740 km que tiene nuestro planeta. Las estrellas de neutrones concentran toda la masa del Sol en una esfera de 12 km, son dimensiones menores que la extensión de muchas ciudades del continente. Una cucharadita de este material concentrará la masa del Monte Everest.

Diez horas luego de la fusión detectada por LIGO, el Observatorio de Las Campanas, situado en el borde del desierto de Atacama al norte de Chile, detecta un destello visible en la localización indicada. En seguida, la red global de telescopios del Observatorio Las Cumbres corrobora que hay una señal cercana a NGC 4993, en el espacio los satélites SWIFT y Hubble detectan una emisión en el ultravioleta. El atardecer del 18 de agosto se inicia una nueva búsqueda en el cielo del sur y VISTA (Visible and Infrared Telescope for Astronomy), un impresionante telescopio reflector de 4.1 m de diámetro del Observatorio Paranal en Chile, también registra un evento ubicado en la misma región cercana a NGC 4993 y que se mantiene en el cielo de esa noche. Decenas de telescopios en Chile compiten para mirar este fenómeno en una escasa hora antes que se oculte en el horizonte.

Dos febriles semanas siguieron a estas detecciones. Había que buscar en un mar de datos provenientes de todas la fuentes posibles, descartar la coincidencia con otros eventos que estuvieran ocurriendo en esa zona del cielo. Ajustar los modelos que disponemos para comprender este singular cataclismo estelar, para predecir y desestimas el tipo de mensajeros que nos enviarían el fenómeno. Que podría ser luz, partículas, oscilaciones del espacio-tiempo o todas al mismo tiempo. Había que zambullirse en este océano de datos de las múltiples observaciones y 51 observatorios con la cooperación de casi 1000 instituciones de todo el mundo se dan a esa tarea que hoy culmina con la publicación y el anuncio en rueda de prensa de los resultados de detección de la primera fusión de dos estrellas de neutrones.

Es, sin duda una gran novedad. Por primera vez han sido detectadas radiación electromagnética y radiación gravitacional ambas proveniente de un único evento astrofísico y las piezas de este rompecabezas encajan con asombrosa perfección con la descripción de un escenario de coalescencia de dos estrellas de neutrones ocurrido en NGC 4993. Con una kilonova nunca antes vista. La radiación electromagnética fue variada y acorde con los modelos que disponemos para comprender este cataclismo: un colapso de un sistema binario de estrellas de neutrones que genera un jet de partículas de altas energías. El destello gamma es consistente con los modelos de fusión de estrellas de neutrones que simulamos computacionalmente. La emisión en radiofrecuencia, inicialmente detectadas por el arreglo de radiotelescopios VLA desde las planicies de los estados unidos, coincide con lo que esperábamos para los jets de partículas en colapsos de estrellas de neutrones Los pulsos en el ultravioleta, el visible y el infrarrojo corresponden al decaimiento radiactivo de elementos pesados generados la fusión de estos dos objetos estelares. Los jets generados por la fusión impulsan núcleos atómicos a velocidades descomunales que en choques se funden creciendo en masa y número atómico, para luego decaer y estabilizarse en medio del espacio interestelar. Finalmente, la emisión de rayos X con un lento apagamiento que describe, con bastante fidelidad, los efectos del atropellado avance de las partículas expelidas en ese medio, que generaron primero los rayos gamma para luego irse apagando lentamente produciendo radiaciones de menor energía.

Los observatorios de neutrinos: ANTARES, desde el fondo del Mar Mediterraneo, IceCube desde lo profundo del antártico y Pierre Auger desde la pampa argentina no registraron ningún flujo significativo de estas elusivas partículas que casi no interactúan con la materia y viajan atravesando todo lo que encuentran a su paso. Esto es consistente con el hecho que el eje de rotación del sistema binario no nos apuntaba, por lo tanto el flujo es mínimo y no los podemos detectar con el instrumental que disponemos.

Definitivamente, hoy comienza, en forma sistemática, la Astrofísica de Multimensajeros como un gigantesco esfuerzo mundial de mas de mas 4500 investigadores provenientes de 986 instituciones en 41 países de los 5 continentes. Escudriñaremos de forma coordinada a los cielos y empezaremos a entender con mucho más detalle las manifestaciones de los eventos más extremos del universo. Empezamos una nueva era donde Colombia y la Universidad Industrial de Santander participan en esta emocionante etapa en producción de conocimiento de forma colectiva y colaborativa a escala global.

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