Observaciones platenses permiten afinar el rango de detección de ondas gravitacionales

Los púlsares o estrellas de neutrones son objetos extremadamente compactos que albergan aproximadamente la misma masa que el Sol, pero concentrada en un tamaño que no supera los 30 kilómetros de diámetro. Por su precisión, son relojitos: giran sobre sí a una velocidad altísima –hasta mil veces por segundo– y, durante ese movimiento, emiten ondas de radio que llegan a la Tierra con una regularidad casi exacta. Son los pulsos que les dan nombre. Son, por otro lado, una suerte de laboratorio natural: en su interior, la materia se encuentra en condiciones imposibles de reproducir en nuestro planeta. Para comprender ese nuevo estado de la materia hay que conocer a los púlsares lo mejor posible.

Desde hace una década, desde el Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR, CONICET-UNLP-CICPBA) se monitorea todos los días, rutinariamente, al púlsar de Vela, el más brillante y de los más estudiados del hemisferio Sur, ubicado a unos mil años luz de la Tierra. El dedicado seguimiento, que permitió obtener una caracterización precisa acerca de su comportamiento, arrojó recientemente un hito extraordinario que fue la detección de una irregularidad: la estrella tuvo hipo. En términos científicos, sufrió un glitch, es decir un salto repentino en su habitual frecuencia de rotación. “El púlsar venía girando de manera estable, frenándose muy lentamente debido a pérdidas de energía, cuando de pronto aumentó su frecuencia de rotación y se aceleró, para luego volver a decaer”, describe Federico García, investigador del CONICET e integrante del grupo PuMA (Pulsar Monitoring in Argentina) del IAR.

Los glitches son fenómenos enigmáticos, aún no del todo comprendidos. “Cuando ocurren –amplía García–, el púlsar sufre cambios en su estructura interna, lo que daría lugar a la emisión de ondas gravitacionales”, es decir, perturbaciones en el tejido del espacio-tiempo invisibles al ojo humano que se propagan a la velocidad de la luz y que, en caso de ser detectadas permitirían estudiar el interior de los púlsares de una forma completamente novedosa, además de brindar información sobre cómo se formaron las galaxias y las primeras estructuras del Universo. La noticia sobre el glitch fue anunciada por el IAR mediante un telegrama astronómico, es decir una alerta a la comunidad mundial, que desató una caza de ondas gravitacionales en torno al púlsar de Vela.

La búsqueda fue encabezada por las colaboraciones LIGO (Estados Unidos), Virgo (Europa) y KAGRA (Japón) –LVK–, el conglomerado de interferómetros de ondas gravitacionales más avanzados del planeta. “Estos instrumentos cuentan con la tecnología más moderna que se conoce, pero para poder observar requieren de algo que les damos nosotros que es la efeméride del púlsar. Es decir, una solución que describe con precisión de decenas de microsegundos la rotación exacta del púlsar de Vela y el instante preciso en el que ocurrió el glitch, proveyendo así la información temporal precisa e indispensable para la búsqueda de señales de ondas gravitacionales con una profundidad sin precedentes”. El trabajo de LVK se basó en todo el conocimiento recabado por el IAR sobre el comportamiento del púlsar de Vela antes y después del glitch y se complementó con datos obtenidos por el radiotelescopio de Mount Pleasant de la Universidad de Tasmania.

Si bien el trabajo no logró detectar ninguna señal significativa, sirvió para establecer límites más estrictos sobre la energía que se libera durante los glitches. “Aunque no se hayan detectado ondas gravitacionales, se logró poner una cota muy estricta sobre la intensidad de la señal, cuya determinación permite descartar muchos modelos teóricos acerca de la composición de la estructura interna de estas estrellas”, destaca Ezequiel Zubieta, becario del CONICET y también integrante del grupo PuMA del IAR.

“Se trata de un resultado pionero que nos acerca a comprender la composición de la materia en condiciones de densidad extrema alcanzadas únicamente en el interior de las estrellas de neutrones”, detalla con referencia al estudio, cuyos resultados completos fueron publicados en la revista científica The Astrophysical Journal. “Este logro demuestra el valor científico del monitoreo sistemático de largo plazo que realizamos desde el grupo PuMA. La detección temprana del glitch y la calidad de las efemérides construidas a partir de nuestros datos fueron contribuciones indispensables para que la colaboración internacional pudiera llegar a resultados científicamente significativos”, amplía.

Las observaciones del IAR fueron posibles gracias a la utilización de los dos históricos radiotelescopios de 30 metros de diámetro con los que cuenta en su predio del Parque Pereyra Iraola, en Berazategui. Tras casi dos décadas en desuso, recientemente estos instrumentos fueron reparados y modernizados en materia electrónica y con la instalación de nuevos receptores, gracias al esfuerzo del personal técnico especializado del instituto. “Con la sensibilidad de estos detectores, y con el púlsar Vela produciendo glitches cada dos o tres años, el IAR seguirá siendo un actor central en esta nueva frontera de la astronomía”, cierran los investigadores.