Los astrónomos que utilizan radiotelescopios de la National Science Foundation NSF han demostrado cómo una combinación de ondas gravitacionales y observaciones de radio, junto con el modelado teórico, puede convertir las fusiones de pares de estrellas de neutrones en una "regla cósmica" capaz de medir la expansióndel Universo y resolver una pregunta pendiente sobre su tasa.
Los astrónomos utilizaron la matriz de línea de base muy larga de la NSF VLBA, la matriz muy grande Karl G. Jansky VLA y el telescopio Robert C. Byrd Green Bank GBT para estudiar las consecuencias de la colisión de dos estrellas de neutrones queprodujo ondas gravitacionales detectadas en 2017. Este evento ofreció una nueva forma de medir la tasa de expansión del Universo, conocida por los científicos como la Constante de Hubble. La tasa de expansión del Universo puede usarse para determinar su tamaño y edad, así como servircomo una herramienta esencial para interpretar observaciones de objetos en otras partes del Universo.
Dos métodos principales para determinar la Constante de Hubble usan las características del Fondo Cósmico de Microondas, la radiación sobrante del Big Bang, o un tipo específico de explosiones de supernova, llamada Tipo Ia, en el Universo distante. Sin embargo, estos dos métodos dandiferentes resultados
"La fusión de la estrella de neutrones nos brinda una nueva forma de medir la constante del Hubble y, con suerte, de resolver el problema", dijo Kunal Mooley, del Observatorio Nacional de Radioastronomía NRAO y Caltech.
La técnica es similar a la que usa las explosiones de supernova. Se cree que las explosiones de supernova de tipo Ia tienen un brillo intrínseco que puede calcularse en función de la velocidad a la que se iluminan y luego se desvanecen. Midiendo el brillo como se ve desde la Tierra en ese momentoindica la distancia a la explosión de la supernova. La medición del desplazamiento Doppler de la luz desde la galaxia anfitriona de la supernova indica la velocidad a la que la galaxia se aleja de la Tierra. La velocidad dividida por la distancia produce la constante de Hubble. Para obtener una cifra precisa, muchostales medidas deben hacerse a diferentes distancias.
Cuando dos estrellas de neutrones masivas chocan, producen una explosión y una explosión de ondas gravitacionales. La forma de la señal de ondas gravitacionales les dice a los científicos cuán "brillante" fue esa explosión de ondas gravitacionales. Medición del "brillo" o intensidad delas ondas gravitacionales que se reciben en la Tierra pueden producir la distancia.
"Este es un medio de medición completamente independiente que esperamos pueda aclarar cuál es el verdadero valor de la constante de Hubble", dijo Mooley.
Sin embargo, hay un giro. La intensidad de las ondas gravitacionales varía con su orientación con respecto al plano orbital de las dos estrellas de neutrones. Las ondas gravitacionales son más fuertes en la dirección perpendicular al plano orbital y más débiles si el plano orbitalestá de punta como se ve desde la Tierra.
"Para usar las ondas gravitacionales para medir la distancia, necesitábamos saber esa orientación", dijo Adam Deller, de la Universidad de Tecnología de Swinburne en Australia.
Durante un período de meses, los astrónomos utilizaron los radiotelescopios para medir el movimiento de un chorro superrápido de material expulsado de la explosión. "Utilizamos estas medidas junto con simulaciones hidrodinámicas detalladas para determinar el ángulo de orientación, permitiendo así el uso delondas gravitacionales para determinar la distancia ", dijo Ehud Nakar de la Universidad de Tel Aviv.
Esta medición única, de un evento a unos 130 millones de años luz de la Tierra, aún no es suficiente para resolver la incertidumbre, dijeron los científicos, pero la técnica ahora puede aplicarse a futuras fusiones de estrellas de neutrones detectadas con ondas gravitacionales.
"Creemos que 15 eventos más que pueden observarse tanto con ondas gravitacionales como con gran detalle con radiotelescopios, pueden resolver el problema", dijo Kenta Hotokezaka, de la Universidad de Princeton. "Este sería un avance importanteen nuestra comprensión de uno de los aspectos más importantes del Universo ", agregó.
El equipo científico internacional dirigido por Hotokezaka informa sus resultados en la revista Astronomía de la naturaleza .
El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la National Science Foundation, operada bajo un acuerdo cooperativo de Associated Universities, Inc.
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Materiales proporcionado por Observatorio Nacional de Radioastronomía . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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