Imagen de portada: Telescopio Swope, cerro Las Campanas. Tomada por Alejandro Villegas.
Le damos la bienvenida nuevamente a Sin Conflictos de Interés (SCIencia), la sección que nadie lee porque no tenemos auspiciadores que nos permitan hacernos autobombo.
Esta vez tuvimos la suerte de hablar con Natalie Ulloa, Licenciada en Física con mención en Astronomía y candidata a Magíster en Astronomía de la Universidad de la Serena en Chile. Natalie es la astrónoma chilena que observó el primer punto de luz generado por una colisión de estrellas de neutrones que unas horas antes había sido observada simultáneamente mediante ondas gravitacionales y por la observación de pulsos de rayos gamma (le invitamos a leer nuestro post completo sobre el tema visitando este enlace).
Natalie, usando el telescopio Swope —de solo un metro— en el observatorio de Las Campanas, fue la primera persona en observar el fenómeno en el espectro visible. Por ello, no podíamos desaprovechar la oportunidad para hacerle algunas preguntas que nos permitan entender mejor qué observó y qué significa para la ciencia.
Natalie, cuéntanos un poco la trastienda de esto. ¿Pensaste que aquella noche sería especial? ¿Pensabas en alguien especial D E R E G I Ó N?
Si bien sabía que no era una noche normal de observación, ya que la pauta con la lista de objetos candidatos de la noche iba a ser distinta a los que venía regularmente trabajando, jamás pensé que iba a ser tan especial. ¿Quién podría preverlo?
¿Si pensé en alguien especial? Mmmm, no.
¿Qué viste con los ojos de la cara?
Las condiciones ambientales de aquella noche, noche invernal, fueron óptimas. Algo que lamentablemente no se venía dando tan a menudo. Quiero decir: baja humedad, casi ausencia de nubes y nada de viento. A pesar de eso, primero no vi NADA. Tenía una larga lista de galaxias (regiones) candidatas a observar, por lo que la probabilidad de observar algo es casi la misma que de no observar nada. La pauta está diseñada para observar constantemente por lo que, aprovechando las condiciones, esa noche en particular fue una locura. Siguiendo esta pauta, hay un momento en que la gente de la Universidad de California, Santa Cruz (UCSC), los líderes del proyecto (Swope Supernova Survey), me pidieron que volviera a tomar una imagen de una galaxia llamada NGC 4993. Debido a la densidad de trabajo de esa noche, no sospeché nada raro. Imagino que ellos ya se habían dado cuenta de que había observado algo especial... Esa galaxia resultó ser aquella que hospedaba (host Galaxy) estas estrellas de neutrones que colisionaron.
¿Cuándo supiste que lo que habías visto era una fusión de estrellas de neutrones?
Luego de esa imagen de la galaxia NGC 4993, que está cerca de una galaxia lenticular (entre elíptica y espiral), continué trabajando con el resto de la lista de objetos de la pauta. La noche siguió su curso normal. Sin sobresaltos.
Con el correr de los días me confirmaron que había algo especial, pero el hermetismo era tal que no tenía forma de saber bien qué era. Casi un mes después, me llega un mail de Ryan Foley, líder del proyecto Swope Supernova Survey. Desde que leí Harry Potter, debe ser el texto que más me emocionó en años.
El mail partía así: «Natalie, aquella loca noche de agosto, observaste la primera contraparte óptica de una fuente de onda gravitacional. De hecho, ¡nuestras imágenes fueron las primeras! Si miras los datos, ¡te darás cuenta de que eres probablemente la primera persona en el mundo en ver fotones ópticos de una contraparte de onda gravitacional!».
Tomé un poco de aire y continué leyendo la peor parte: «Todo lo relacionado con este trabajo, la observación e incluso la existencia del objeto son confidenciales. No puedes hablar con nadie que no sea del equipo sobre estas cosas. Eso significa que no puedes decirle a amigos / familiares / ni a otros observadores nada de esto hasta que las cosas se anuncien, en aproximadamente un mes».
Fue como saber el final de Game of Thrones y no poder gritarlo al mundo (aunque aún no la veo, dicen que es buena).
A la izquierda, una imagen del Hubble Space Telescope de la NASA de la galaxia NGC 4993 captada en abril y a la derecha, la imagen captada por el telescopio Swope el día 17 de agosto. La flecha indica la colisión de las estrellas de neutrones.
¿Qué es una estrella de neutrones? (En lenguaje para diputados)
En términos simples, una estrella de neutrones es un remanente de una estrella masiva. Estrellas masivas les llamamos a aquellas estrellas que tienen entre 20-30 veces la masa del sol, entre 20-40 mil °C de temperatura (el sol tiene 5500 °C) y que son entre 1.000 y 100.000 veces más luminosas que el sol. Estas estrellas terminan explotando como supernovas, junto con el colapso gravitatorio, lo que da origen a dos posibles destinos dependiendo de la masa del núcleo compuesto por hierro inerte. Si la masa supera un límite llamado «de Chandrasekhar», que es 1,44 veces la masa del Sol, obtenemos a la nueva chica popular, una estrella de neutrones. Si supera las 3 masas solares, obtenemos un agujero negro. Los agujeros negros son mucho más densos que las estrellas de neutrones. De hecho, son tan densos que ni siquiera la luz puede escapar de su campo gravitatorio.
La densidad de este núcleo remanente es tan grande que los protones (partículas con carga positiva) y electrones (partículas con carga negativa) se combinan para producir neutrones, partículas de carga neutra: de ahí el nombre de estas estrellas.
Un ejemplo muy usado para entender la densidad que poseen es la del cubo o terrón de azúcar (de un centímetro cúbico): si sacáramos un cubo de ese tamaño de la materia de la estrella de neutrón, ¡pesaría alrededor de cien mil millones de toneladas o más!
Otra característica es que, debido a su pequeño tamaño, estas estrellas tienden a rotar muy muy rápido, de forma similar a un patinador que gira con los brazos abiertos y luego los acerca a su pecho, lo que acelera su rotación... Pero no tanto como una estrella de neutrones, que rota a una velocidad promedio de 70.000 km/s. Además, poseen un intenso campo magnético: los polos emiten un chorro de radiación electromagnética (de rayos gamma y rayos X). En las estrellas de neutrones, los polos de rotación y los polos magnéticos no coinciden, de modo que los polos magnéticos y el chorro van girando junto con la estrella. Es decir, no apuntan siempre en la misma dirección. Así es que si miramos una de estas estrellas desde la Tierra, vamos a recibir ese chorro solo por un instante y luego el chorro lo percibiremos de nuevo cuando el polo magnético apunte hacia la Tierra. Estas son las otras rockstar, las estrellas pulsares, que tienen ese nombre debido al pulso de radiación que se percibe cada cierto tiempo.
Ahora que ya conocemos un poco estas estrellas, que parecen algo radicales, imaginen cómo sería una colisión de estas dos preciosas: generan una súper explosión de rayos gamma, mucha luz en el espectro visible y ¡¡¡ONDAS GRAVITACIONALES!!! (aún más radicales). Claro que este evento no tiene un larga duración, es por eso que también es difícil de observar. Y por eso es tan importante lo que observamos.
¿Cómo afecta esto a Boca?
Chile quedó fuera del mundial, no quiero hablar de fútbol.
¿Por qué un telescopio pequeño pudo detectarla?
El objeto es muy brillante. Si uno mira la imagen, es muy similar a lo que ves cuando captas una supernova (la explosión de una estrella masiva cuando muere). Entonces, el pequeño Swope (de solo un metro) fue capaz de captarlo perfecto, pese a que este objeto está a 40 megaparsecs, algo así como 130 millones de años luz.
Este es el telescopio Swope (fotografía de David Coulter-UCSC).
¿Cómo supiste que tenías que mirar esas coordenadas?
Como dije antes, hay una pauta de objetos donde vienen las coordenadas de las galaxias candidatas. Cada noche de observación está previamente definida. Esto lo definió el grupo Swope Supernova Survey mediante el uso de un mapa tridimensional que usa LIGO para definir una región objetivo, junto con un algoritmo que muestra las galaxias más probables a contener la fuente. Pero en ese momento era difícil saber exactamente cuál coordenada era la correcta, ya que todas las galaxias tenían probabilidad de ser hospedadoras.
Si fueras un animal, ¿qué animal serías y por qué ese animal tendría como pareja a una esponja?
Un insecto, descartado. Podría ser una lagartija: soy veranista y me parece que pasar el día tomando sol es una buena vida. Pero siempre con protector solar, obvio. Factor 50 pa’rriba. ¿Una esponja como pareja? No le veo ninguna relación posible. Debo replantear cómo tomo mis decisiones...
¿Hubo alguna diferencia metodológica entre lo que ustedes hicieron en el Swope comparado a lo que hicieron los otros observatorios?
No sé los detalles en otros observatorios, pero en Swope lo que hicimos para capturar estos objetos fue usar tiempos cortos de exposición, entre 60 y 90 segundos. Piensen en cuando ustedes toman una foto. Entre más tiempo abierto el obturador, más luz entra. En este caso, el objeto que estábamos buscando era muy brillante, así que tiempos más largos no eran necesarios, al menos para la detección.
Tiempos cortos de exposición nos permiten capturar una cantidad mucho mayor de objetos en función del tiempo y ser más eficientes en la búsqueda. Adicionalmente, estábamos usando un filtro especial que nos permitía detectar objetos en un rango específico de longitud de onda (más rojo).
¿Por qué tanta faramalla con la observación del evento cósmico generado por la colisión de estrellas de neutrones? ¿No es mucha la alharaca?
Es la primera vez que se puede observar de forma casi simultánea por diferentes observatorios, con diferentes tipos de detección y en diferentes lugares del mundo un evento como este. Desde 2015, el resto de las ondas gravitacionales detectadas corresponden a colisiones de agujeros negros, cuya característica principal es casi obvia: no emiten luz. En este caso, es la primera vez que se capta este tipo de ondas desde una fuente luminosa como una estrella de neutrones. Esto abrirá sin duda un nuevo campo en astronomía. Por ejemplo, nos ayudará a estudiar tanto estas colisiones como a las estrellas de neutrones, cuyo interior aún son un misterio para la ciencia. También servirá para entender la naturaleza de la gravedad y para saber finalmente qué le pasa a Lupita. Además, esto nos deja un precedente de la metodología para mejorar las estrategias de búsqueda de estos eventos con telescopios «normales» como nuestro humilde Swope, para futuras detecciones de ondas gravitacionales de este tipo de colisiones.
Este es un paso gigante.
¿Le has tomado el peso a lo que esta primera observación generó a nivel mundial?
Cuando supe qué era realmente lo que había observado aquella noche, la verdad es que quedé un poco en shock. Comencé a reaccionar cuando me pidieron absoluta confidencialidad y luego cuando me invitaron como coautora de diversos artículos científicos que iban a ser sometidos a la revista Science para su publicación. ¡Una de las revistas de ciencia más prestigiosas del mundo! El sueño de muchas personas que se dedican a la ciencia es alguna vez publicar un artículo ahí. Imagínate que de un día para otro soy parte de la lista de autores de tres... Es realmente un sueño.
Pero, más allá de esto, creo que el azar fue fundamental. Tuve la suerte de estar en el lugar correcto en el momento preciso. La lista de regiones candidatas a observar era GIGANTE, por lo que haber estado esa noche, que las condiciones ambientales se dieran perfectas para la observación y haber captado este evento es algo que le podría haber pasado a cualquiera de quienes estamos trabajando en el programa de observación. Me siento orgullosa del equipo al que tengo la suerte de pertenecer y estoy muy agradecida de mi compañero de magíster, Abdo Campillay. Él, hace justo un año, me enseñó todo lo que sé respecto al manejo del telescopio Swope. Que es, nada más y nada menos, el equipo que captó por primera vez una fuente luminosa proveniente de una onda gravitacional.