¿¿Detectadas las primeras ondas gravitacionales procedentes de la fusión de 2 estrellas de neutrones??

[Alriga]

La estrella de neutrones más masiva (medida con precisión) conocida hasta ahora

Los estudios de los que hablábamos en el post #15 de este hilo limitaban la mayor masa posible de una estrella de neutrones a 2.25 masas solares, ver ¿Cuál es la masa máxima de una estrella de neutrones?. Los límites se estudian para estrellas sin rotación, para estrellas rotantes el límite puede ser mayor, pues las fuerzas inerciales de rotación contrarrestan en cierta medida parte de la gravedad.

Pues bien, un equipo de científicos de la Universitat Politècnica de Catalunya y del Instituto Astrofísico de Canarias formado por Manuel Linares, Tariq Shahbaz y Jorge Casares han conseguido medir con buena precisión lo que sería un récord de estrella de neutrones masiva. El objeto PSR J2215+5135 es un par binario situado a 10.000 años luz de la Tierra formado por un Pulsar que efectúa una rotación cada 0.00261 segundos y por una estrella de $0.33_{-0.02}^{+0.03}$ masas solares que efectúa un giro en torno a la estrella de neutrones en 4.14 horas. Pues bien estudiando el movimiento de la compañera, los astrónomos han podido determinar que la masa del púlsar es de $\bold{2.27_{-0.15}^{+0.17} \ M_{\sun}}$ lo que constituye todo un récord entre las estrellas de neutrones cuya masa se ha medido con precisión.

Como método pionero han utilizado líneas espectrales de diferentes elementos químicos (magnesio, hidrógeno) para medir la velocidad con la que se mueve la estrella compañera. Esto además ha permitido al equipo medir por primera vez la velocidad de ambos lados de una estrella compañera (el lado irradiado y el lado 'frío') El lado iluminado por el pulsar está a una temperatura de $T=8080_{-280}^{+470} \ K$ mientras que el lado no iluminado está a $T=5660_{-380}^{+260} \ K$. La diferencia de temperatura es notable.

Podéis leerlo en castellano en la web de la UPC: Investigadores de la UPC y del IAC descubren una de las estrellas de neutrones más masivas

En inglés el documento científico: Peering into the dark side: magnesium lines establish a massive neutron star in PSR J2215+5135

Saludos.

PD. Por el lado contrario, una de las estrellas de neutrones de menor masa que se conoce es uno de los componentes del pulsar binario J0453+1559 cuya masa es

$\bold{1.174 \pm 0.004 \ M_{\sun}}$

Ver Pulsar J0453+1559: A Double Neutron Star System with a Large Mass Asymmetry

** Tener en cuenta que la masa mínima teórica de una estrella de neutrones no es el Límite de Chandrasekhar. El Límite de Chandrasekhar es la masa máxima de una enana blanca, que no es lo mismo.
Para la masa mínima teórica de una estrella de neutrones, ver los comentarios del post de La Mula Francis: GW170817: la fusión de dos estrellas de neutrones

[Alriga]

Estudios de Rayos X indican que el remanente de GW170817 es un agujero negro

... No se sabe si el resultado final de la fusión ha generado una estrella de neutrones muy masiva o un agujero negro, y no sé si posteriores análisis de datos permitirán descubrirlo, o no lo sabremos nunca ...

El estudio de la emisión de rayos X del remanente de GW170817 a lo largo de 100 días mediante el telescopio Chandra, parece confirmar que la fusión de la pareja de estrellas de neutrones creó un agujero negro y no una estrella de neutrones muy masiva de 2.74 masas solares.

Si el remanente fuese una estrella de neutrones, debido a su enorme campo magnético (del orden de entre 10 millones a 100 mil millones de Tesla), deberíamos detectar una emisión de rayos X mucho mayor que la realmente observada por Chandra.



Esto es lo que creo entender del estudio que se publicó ayer: GW170817 Most Likely Made a Black Hole

Este resultado es coherente con los estudios que señalábamos en este post anterior, "¿Cuál es la masa máxima de una estrella de neutrones?" que apuntan todos ellos a que la mayor masa posible de una estrella de neutrones es de unas 2.2 masas solares.

Saludos.

[adanada]

Re: ¿¿Detectadas las primeras ondas gravitacionales procedentes de la fusión de 2 estrellas de neutrones??

Hola adanada bienvenido a La web de Física, como miembro reciente echa un vistazo Consejos para conseguir ayuda de forma efectiva

grcss alriga

pero en lo referente a el estudio de pulsares para la detección de ondas gravitacionales, lo que tu mencionas es deteccion indirecta. quiero decir. no detectaron las ondas, más bien los efectos de éstas en las órbitas.
yo me refería por ejemplo a https://www.jpl.nasa.gov/news/news.p...aily20171113-1

tampoco es que abunde información en inglés, pero sobre esas investigaciones no he encontrado nada en español (si, esa página tiene una versión en español, pero está tan resumida que no dice nada)

creo q la idea es, en lugar de fluctuaciones en el espacio (como lo hace Ligo o lo haría Lisa) es buscar las perturbaciones en el tiempo que las ondas causarían en la frecuencia de los púlsares. y no se necesitan binarios. creo q la idea es prometedora, será cuestión de afinar los cronómetros.

[Alriga]

El pulsar binario de Hulse-Taylor

Hola adanada bienvenido a La web de Física, como miembro reciente echa un vistazo Consejos para conseguir ayuda de forma efectiva

... el proyecto LISA es un conjunto de satélites para la detección de ondas gravitacionales ... sin embargo no he podido encontrar buena información en español ...

Mira este hilo: http://forum.lawebdefisica.com/threa...ISA-Pathfinder

... y también hay grupos estudiando la emisión de los púlsares, con la idea de poder encontrar las fluctuaciones q las ondas gravitacionales provocarían en la frecuencia de éstos. sin embargo no he podido encontrar buena información en español ...

La primera evidencia de la existencia de las ondas gravitacionales fue la observación de la disminución del período de traslación alrededor de su compañera del pulsar PSR B1913+16 estudiado por Hulse y Taylor. La pérdida de energía orbital por emisión de ondas gravitacionales hace que el periodo de traslación disminuya a un ritmo de 1 segundo cada 13 mil años, (76.5 microsegundos al año), en total acuerdo con los cálculos realizados a partir de la Relatividad General.

Información en castellano: El pulsar binario

Probamos la existencia de las ondas gravitacionales

The Relativistic Binary Pulsar B1913+16: Thirty Years of Observations and Analysis

Saludos.

[adanada]

Re: ¿¿Detectadas las primeras ondas gravitacionales procedentes de la fusión de 2 estrellas de neutrones??

Ayes asistí a la conferencia del Nobel Takaaki Kajita, en la que se habló de los detectores de ondas gravitacionales. Por lo que veo se utilizan interfrómetros de varios kilómetros, pues es necesario detectar variaciones de espacio del orden atómico y esto es muy difícil. Intuyo que el campo de los detectores de ondas gravitacionales tiene futuro. Me pregunto si se ha contemplado la posibilidad de utilizar satélites o planetas para por medio de telemetría o analizando sus emisiones (efecto Doppler) se pudieran detectar estas ondas gravitacionales que en estas distancias podrían modificar el espacio del orden de metros.

Saludos.

claro que se ha contemplado la posibilidad de usar satélites, pero no cómo creo q lo imaginas
el proyecto LISA es un conjunto de satélites para la detección de ondas gravitacionales. hay bastante informacion sobre esto en toda la red
y también hay grupos estudiando la emisión de los púlsares, con la idea de poder encontrar las fluctuaciones q las ondas gravitacionales provocarían en la frecuencia de éstos. sin embargo no he podido encontrar buena información en español

[Alriga]

Hoy se cumplen 50 años del descubrimiento de la primera estrella de neutrones

El 28 de Noviembre de 1967, hoy se cumplen 50 años, la astrónoma Jocelyn Bell descubrió en la constelación de Vulpecula, LGM-1 (little green man 1) un pulso regular de 1.3373 segundos que se repetía con una precisión de una parte en 10 millones, por lo que se pensó que podría ser de origen artificial y el primer mensaje extraterrestre de "hombrecillos verdes"

En realidad se trataba del primer pulsar y en pocos meses Jocelyn descubrió 3 más. Una rotación tan rápida y una fuente tan pequeña solo podía significar objetos muy energéticos ultracompactos: se trataba de estrellas de neutrones, que aunque predichas por Walter Baade y Fritz Zwicky en 1930, nunca antes habían podido ser observadas.

Comparto el histórico documento científico del descubrimiento, publicado por Nature en Febrero de 1968: Observation of Rapidily Pulsating Radio Source

Como ya debéis saber, este trabajo le supuso al director de tesis de Jocelyn y primer firmante del artículo Antony Hewish, la concesión del Premio Nobel de Física de 1974, pero no a Jocelyn, por ser estudiante (y me temo que por ser mujer)

Los pulsar nos han ofrecido importantes avances en Física, como por ejemplo la primera prueba de la historia de la existencia real de las ondas gravitacionales predichas por la Relatividad General de Einstein, mediante el estudio del pulsar binario de Hulse-Taylor

Saludos.

[mexico68]

Re: ¿¿Detectadas las primeras ondas gravitacionales procedentes de la fusión de 2 estrellas de neutrones??

Ayes asistí a la conferencia del Nobel Takaaki Kajita, en la que se habló de los detectores de ondas gravitacionales. Por lo que veo se utilizan interfrómetros de varios kilómetros, pues es necesario detectar variaciones de espacio del orden atómico y esto es muy difícil. Intuyo que el campo de los detectores de ondas gravitacionales tiene futuro. Me pregunto si se ha contemplado la posibilidad de utilizar satélites o planetas para por medio de telemetría o analizando sus emisiones (efecto Doppler) se pudieran detectar estas ondas gravitacionales que en estas distancias podrían modificar el espacio del orden de metros.

Saludos.

[Alriga]

Re: ¿Cuál es la masa máxima de una estrella de neutrones?

... Tenemos la posición y la foto del primer agujero negro observado? ...

Tenemos la posición y la foto (desde infrarrojos a gammas) de la Kilonova expulsando energía en todas las longitudes de onda. El agujero negro es lo que habrá quedado en el centro al colapsar el núcleo de la Kilonova, pero no podemos decir estrictamente que "hayamos fotografiado un agujero negro", como no podemos decir que hemos fotografiado un agujero negro cada vez que observamos una gran supernova que sabemos que su núcleo colapsará a agujero negro.

Masa estrella original
$<1.44M_s$	fusion	<13000km	Enana blanca
$1.44M_s<M_e<2.11\pm0.14 Ms$	supernova ii y ib	<25km	Estrella de neutrones
?	explosion estrella de neutrones	<16 Km	Estrellas de Quarks
$>2.11\pm0.14 Ms$	colapso gravitatorio	>0	Agujero Negro

Otra cosa, en tu cuadro donde dice "Masa estrella original" sería más correcto decir "masa del núcleo remanente". La masa de la estrella original podía ser mucho mayor, lo que pasa es que una gran parte de ella la ha expulsado ya sea en forma de nebulosa planetaria, nova, supernova,... Actualizado: Ver Supernovas: masa expelida y masa remanente

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: ¿Cuál es la masa máxima de una estrella de neutrones?

obtenían también de forma independiente fotografías de la estrella nueva.
No se sabe si el resultado final de la fusión ha generado una estrella de neutrones muy masiva o un agujero negro, y no sé si posteriores análisis de datos permitirán descubrirlo, o no lo sabremos nunca.

Como la masa final de la fusión fue de al menos 2.7 masas solares, los 4 estudios conducen a que el resultado de la fusión ha sido un agujero negro.

Tenemos la posición y la foto del primer agujero negro observado?

Si te he entendido entonces

Masa estrella original
$<1.44M_s$	fusion	<13000km	Enana blanca
$1.44M_s<M_e<2.11\pm0.14 Ms$	supernova ii y ib	<25km	Estrella de neutrones
?	explosion estrella de neutrones	<16 Km	Estrellas de Quarks
$>2.11\pm0.14 Ms$	colapso gravitatorio	>0	Agujero Negro

la línea que queda para la existencia de estrella de quarks es cada ves mas delgada o improbable...

Saludos

[Alriga]

¿Cuál es la masa máxima de una estrella de neutrones?

No puede haber enanas blancas de masa mayor de 1.44 masas solares: a partir de esa masa la presión de degeneración electrónica del principio de exclusión de Pauli es incapaz de soportar el peso de la estrella y ésta colapsa en una estrella de neutrones. Esa masa se conoce como Límite de Chandrasekhar. Este valor fue calculado en 1930 por el astrofísico indio Subrahmanyan Chandrasekhar cuando tenía sólo 19 años, (en rigor ese es el límite para una enana blanca sin rotación, si la estrella rota, la masa de la enana blanca puede ser algo mayor)

La siguiente pregunta es ¿cuál es la masa máxima para que una estrella de neutrones no colapse en un agujero negro? a esa masa se le llama Límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff El problema es que el cálculo teórico de ese límite tiene incertidumbres mucho mayores que el límite de Chandrasekhar, debido a que las ecuaciones de estado para materia extremadamente densa no son bien conocidas, y el valor del límite no se ha podido precisar, pues los cálculos teóricos sólo conducen a que está situado entre 1.5 y 3 masas solares.

Pues bien, el estudio detallado del evento onda gravitacional GW170817 ha conducido a la publicación de 4 estudios de lo que hasta ahora es el mejor valor teórico de ese límite para estrellas de neutrones no rotantes:

* Using gravitational-wave observations and quasi-universal relations to constrain the maximum mass of neutron stars da un valor entre 1.97 y 2.19 masas solares.

* GW170817, General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations, and the Neutron Star Maximum Mass da un valor para el límite de 2.16 masas solares

* Constraining the Maximum Mass of Neutron Stars From Multi-Messenger Observations of GW170817 da un valor de 2.17 MS

* GW170817: Modeling based on numerical relativity and its implications da un valor entre 2.15 y 2.25 MS

El avance me parece notable, hemos pasado de tener un intervalo tan ancho como 1.5 - 3 MS ($\Delta =1.5 \ M_{\sun}$) a tener uno más estrecho de 1.97 - 2.25 Masas Solares ($\Delta =0.28 \ M_{\sun}$) para la masa máxima de estrellas de neutrones sin rotación.

...No se sabe si el resultado final de la fusión ha generado una estrella de neutrones muy masiva o un agujero negro, y no sé si posteriores análisis de datos permitirán descubrirlo, o no lo sabremos nunca...

Como la masa final de la fusión fue de al menos 2.7 masas solares, los 4 estudios conducen a que el resultado final de la fusión GW170817 ha tenido que ser un agujero negro.

Saludos.

[Alriga]

Re: Detectadas las primeras ondas gravitacionales procedentes de la fusión de 2 estrellas de neutrones

Este es el cronograma de la detección multimensajero de la Kilonova AT2017gfo. La primera señal que llega a la Tierra es la onda gravitacional GW170817 generada por el acercamiento en espiral de las dos estrellas de neutrones antes de la fusión, dos segundos después el Telescopio Espacial Fermi detecta el estallido de rayos gamma GRB 170817 A al fusionarse las dos estrellas y a continuación en horas y días siguientes el resto de instrumentos van detectando señales: rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo y radiofrecuencia.

Aunque lo primero que se produce y llega a la Tierra son las ondas gravitacionales, su identificación mediante el software de los LIGO no es instantánea y es realmente Fermi quien dispara la primera alarma. Fermi avisa a LIGO del estallido GRB170817A, LIGO analiza sus datos y comprueba que hay un candidato a una onda gravitacional recibido 2 segundos antes de recibirse el estallido de rayos gamma. En esta comprobación se tarda unos 6 minutos.

A continuación, con las señales de los 2 LIGO más la de VIRGO triangulan la posición en el cielo de la fuente en un área de tan solo 28º cuadrados ubicada en el hemisferio austral y emiten una alerta mundial para que los distintos observatorios, cada uno en su propio espectro intenten observar las contrapartidas. Sin VIRGO el área a explorar hubiese sido tan grande que posiblemente no se hubiesen podido identificar las contrapartidas ópticas.

La fusión de las dos estrellas de neutrones tuvo lugar a las 12:41 GMT que corresponde a las 8:41 en Chile. La alerta se recibió en Chile antes del mediodía y hubo que esperar pacientemente la puesta de Sol. Al caer la noche los telescopios chilenos empezaron a explorar la zona. En particular la Dark Energy Camera (DEC) del Telescopio Víctor M. Blanco (4.2 m) en Cerro Tololo es muy adecuada (2.2º de campo) para barrer rápidamente zonas bastante amplias del cielo. Tan solo 45 minutos después de iniciar el barrido la DEC identificaba una estrella nueva de magnitud 17 en la galaxia NGC 4993 a 130 millones de años luz en la constelación de Hydra: la fuente de GW170817 y de GRB170817A había sido identificada. Prácticamente dentro de la misma hora, al menos otros 5 telescopios ópticos (3 más en Chile, 1 en Argentina y 1 en California) obtenían también de forma independiente fotografías de la estrella nueva.

No se sabe si el resultado final de la fusión ha generado una estrella de neutrones muy masiva o un agujero negro, y no sé si posteriores análisis de datos permitirán descubrirlo, o no lo sabremos nunca.

Hoy aparecen nuevos e interesantes posts en español con explicaciones, adjunto algunos:

Primera detección de la contrapartida electromagnética de un evento de ondas gravitacionales

GW170817: Un evento extraordinario!

El brillo de las ondas gravitacionales creadas al chocar dos estrellas de neutrones, las kilonovas y el origen del oro de la Tierra

Saludos.

[zhazzu]

Re: ¿¿Detectadas las primeras ondas gravitacionales procedentes de la fusión de 2 estrellas de neutrones??

Yo tenia algunas dudas sobre el evento (como por ejemplo, ¿Cual es el resultado de la fusión de las 2 estrellas de neutrones? entre otras dudas...) pero despues de ver la siguiente entrada del fantastico blog de Francis Villatoro (''La ciencia de la Mula Francis'') todo me quedó un poco mas claro:

http://francis.naukas.com/2017/10/16/gw170817-la-fusion-de-dos-estrellas-de-neutrones/

[Alriga]

Re: Detectadas las primeras ondas gravitacionales procedentes de la fusión de 2 estrellas de neutrones

Qué interesante, veo que también han usado la fusión de las 2 estrellas de neutrones GW170817 para medir la constante de Hubble:

... Our measurement combines the distance to the source inferred purely from the gravitational-wave signal with the recession velocity inferred from measurements of the redshift using electromagnetic data. This approach does not require any form of cosmic “distance ladder” ...

La pena es que la precisión de la medida es bastante baja, han obtenido $H_0=70.0_{-8.0}^{+12.0}$ (km/s)/Mpc, compatible con los valores actualmente aceptados.

A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant

... Con respecto al delay entre el pulso electromagnético y el pulso de la señal gravitacional ¿a qué se debe? ...

Las ondas gravitacionales OG las emiten masas aceleradas, por lo tanto su intensidad va aumentando conforme las dos estrellas se acercan y giran en torno al centro de masa común más y más deprisa. En ese tiempo de emisión de OG, no tiene en principio porqué haber emisión electromagnética. En el momento de la fusión de las dos estrellas cesa la aceleración de masas y por lo tanto la emisión de OG, pero es entonces cuando se produce la explosión electromagnética de tipo Kilonova
Mira a partir del minuto 1:12 del vídeo del post #10 y también en esta simulación por ordenador:

Y este otro vídeo

Saludos.

[Julián]

Re: ¿¿Detectadas las primeras ondas gravitacionales procedentes de la fusión de 2 estrellas de neutrones??

Con respecto al delay entre el pulso electromagnético y el pulso de la señal gravitacional ¿a qué se debe? es una característica de la fusión? Pregunto debido a que como las señales son de diferente naturaleza, cada una interacciona con el medio de una manera diferente. Y tenemos pues la materia oscura que por lo que sabemos interacciona con la gravedad y si bien, al no interaccionar electromagnéticamente, no produciría rozamiento, si puede producir un delay en la señal gravitacional ya que tendría masa y eso implicaría un delay en la respuesta. De la misma manera que la señal electromagnética es desfasada en un medio con conductividad. Habiendo pues una señal reflejada y una transmitida ¿y para la gravedad?

Pues veo que el delay fue el de la señal EM.

[Alriga]

Re: Detectadas las primeras ondas gravitacionales procedentes de la fusión de 2 estrellas de neutrones

LIGO-VIRGO acaba de publicar ¡también en español! El amanecer de la astrofísica de multi-mensajeros: observación de la fusión de un sistema binario de estrellas de neutrones

ESO acaba de publicar: Telescopios de ESO observan la primera luz de una fuente de ondas gravitacionales

El documento científico que se publica en PHYSICAL REVIEW LETTERS: GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral

El resumen con los datos numéricos más relevantes está en: GW170817 FACTSHEET

Saludos.