En agosto de 2017, los detectores LIGO-Virgo, en EE. UU., registraron unas ondas gravitacionales muy diferentes a las que los científicos estaban acostumbrados: iban acompañadas por luz. Apoyados por más de setenta observatorios terrestres y espaciales, los investigadores acaban de revelar que las señales procedían de la fusión de dos estrellas de neutrones, la primera detectada, informaba Laura Chaparro desde la Agencia Sinc.

"Tenemos la sensación de estar abriendo una nueva era de descubrimientos del Universo", ha asegurado el español Xavier Barcons, director general del Observatorio Europeo Austral (ESO). "Esta observación representa el nacimiento de un nuevo y poderoso campo que llamamos astronomía multimensajero", declara el Nobel Barry C. Barish. Como explica Rainer Weiss, otro de los laureados, "el hallazgo de la fusión de estrellas de neutrones mediante ondas gravitacionales, junto con la medida de la radiación gamma con el satélite Fermi, unidos a las observaciones con telescopios electromagnéticos, forman un bello ejemplo de la ciencia que podemos hacer con esta astronomía multimensajero".

Unos días después, Tercer Milenio buscó a varios expertos y les preguntamos sobre una de esas noticias que hacen pensar...

¿Qué podemos esperar de la nueva astronomía multimensajero? Una sola colisión de estrellas de neutrones acaba de inundarnos de información. ¿Estamos preparados?

Lo que se llama astronomía multimensajero implica que, por primera vez, podemos observar el Universo combinando dos observables de naturaleza diferente, como son, por un lado, las ondas gravitatorias y, por otro, la radiación electromagnética.

Hasta ahora la astrofísica se basaba esencialmente en el estudio de esta radiación electromagnética, que se manifiesta como luz visible en el rango de longitudes de onda del óptico, como rayos X o rayos gamma para longitudes de onda más pequeñas, y como radiación infrarroja y de radio para longitudes de onda más grandes.

Pero desde hace aproximadamente dos años contamos con una nueva ventana al Universo, que consiste en medir cómo el espacio en el que vivimos se comprime, se expande y se distorsiona, siempre de forma minúscula, al paso de ondas gravitatorias generadas cuando objetos extremadamente densos (como las estrellas de neutrones o los agujeros negros) evolucionan de forma muy rápida.

Estas primeras observaciones de ondas gravitatorias, combinadas con observaciones de radiación electromagnética, han aportado una cantidad muy significativa de información nueva y asentado una nueva manera de hacer astrofísica, una nueva manera de combinar la información que nos llega del Universo. Es normal que estas primeras observaciones retornen un contenido tan alto en información.

Y sí, no solo estamos preparados sino que ya estamos pensando en cómo optimizar la cantidad de información que se podrá extraer de futuras observaciones más precisas que las actuales.

Respondió Carlos Hernández Monteagudo, del  Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón

Esta nueva forma de ‘ver’, ¿va a cambiar nuestra idea del Universo?

Las posibilidades son difíciles de abarcar. Parece que podremos conocer mucho mejor el origen de los elementos del Universo, entender mejor las explosiones de supernovas, la física de los ‘bursts’ de rayos gamma. En todos estos entornos, nuevas partículas y nueva física pueden dejar huellas cuyo descubrimiento puede hacernos cambiar de paradigma.

Con el tiempo, reajustaremos todos los parámetros de nuestro Universo y tendremos una visión más precisa que permitirá testar alternativas a la teoría de la relatividad de Einstein, modelos de materia oscura menos convencionales. Hay que entender estas observaciones como una herramienta mucho más refinada para observar el Universo. El refinamiento siempre invita a la sorpresa y al avance de la ciencia.

¿Y por qué nos interesan la vida y milagros (o, más bien, la muerte) de las estrellas de neutrones?

La pregunta más bien es qué no nos interesa y la respuesta es ¡nada! Son determinantes para la composición del Universo. En esta fusión se dan las condiciones necesarias para producir elementos de la tabla periódica con número atómico alto, como uranio, y también metales pesados como oro o platino. Hasta ahora solo podíamos especular, ahora podemos estudiarlo en detalle. Además, no sabemos mucho de la estructura de las estrellas de neutrones porque el medio es de una densidad extrema y nos faltan herramientas teóricas para analizarlo. Tenemos que testar los modelos teóricos. Cuando sepamos más de estrellas de neutrones podremos estudiar si su vida está afectada por la existencia de nuevas partículas, como los axiones, postulados en los ochenta y que todavía no hemos descubierto.

Respondió Javier Redondo, de la Universidad de Zaragoza

Los únicos mensajeros que no se han conseguido detectar en la colisión de dos estrellas de neutrones registrada el pasado mes de agosto han sido los neutrinos, que se cree que podrían formarse en fusiones de este tipo. ¿Por qué son tan escurridizos?

Se han detectado algunos neutrinos de muy alta energía provenientes del cosmos, pero no se ha logrado establecer correlación entre las direcciones de donde provienen y objetos o sucesos observados por otros medios. Es decir, no se ha hecho todavía astronomía multimensajero con neutrinos, pero sin duda no tardará.

Los neutrinos son partículas que interaccionan de manera extremadamente débil con la materia y por eso es muy difícil detectarlos. El observatorio Icecube ha tenido que instrumentar un kilómetro cúbico de hielo antártico para poder detectar unos pocos neutrinos. Estamos en los primeros pasos de la ‘astronomía de neutrinos’.

Respondió Igor GarcÍa Irastorza, de la Universidad de Zaragoza

Los neutrones, cuando se encuentran libres, tienden a desintegrarse en un protón, un electrón y un (anti)neutrino. Sin embargo, en el núcleo de los átomos, dicha desintegración se ve muy atenuada. En las estrellas de neutrones su vida se alarga muchísimo, lo que permite que las estrellas sobrevivan largo tiempo. Resulta sorprendente que en la colisión observada se hayan producido tan pocos neutrinos, pero hay que tener en cuenta que los resultados no son incompatibles con las leyes de la física. No cabe duda que el tema de los neutrinos será un foco de atención permanente en los próximos años.

Respondió Manuel Asorey, de la Universidad de Zaragoza

¿Qué preguntas desearías poder responder gracias a las ondas gravitacionales?

M. Asorey Saber cuál es la velocidad de expansión del Universo con mayor precisión. Y contribuir a aclarar el problema de la materia invisible de nuestro Universo. I. GarcÍa Irastorza La naturaleza de la materia oscura y la energía oscura son posiblemente las preguntas más candentes sobre el Universo. Aunque no es la opción más favorecida en la comunidad científica, la materia oscura podría estar compuesta por agujeros negros producidos en una época muy temprana del Universo. Las ondas gravitacionales podrían confirmárnoslo. También se puede extraer información de cómo se acelera la expansión del Universo y por tanto sobre la energía oscura. Además, la existencia de defectos topológicos podría observarse con las ondas gravitacionales. C. Hernández Monteagudo ¿Cómo se distribuyen en masa los agujeros negros y cuántos hay en el universo reciente? ¿Qué amplitud y qué forma tiene el fondo de ondas gravitacionales en el Universo, que integra o suma la contribución de todos los eventos cataclísmicos ? Javier Redondo ¿Hay una gran cantidad de materia oscura en forma de agujeros negros? ¿Cuál es la velocidad de expansión del Universo? Aunque ya tenemos una idea, una medida más precisa nos ayudaría a responder si hay radiación oscura en el Universo. ¿Cuál es la ecuación de estado de las estrellas de neutrones? ¿Existen nuevas partículas, como axiones, que afecten a la dinámica del colapso de emisión de ondas gravitacionales? Parece que disponemos de un nuevo laboratorio para estudiar física fundamental y… simplemente ¡las preguntas se agolpan a la puerta!