Las fusiones de estrellas de neutrones, que representan el colapso de los núcleos de estrellas supergigantes, han sido objeto de un creciente interés en la comunidad científica. Estos eventos no solo generan ondas gravitacionales, sino que también ofrecen una oportunidad única para comprender la materia en condiciones de densidad extrema, un fenómeno que se estudia a través de la ecuación de estado (EoS).
Recientemente, un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y la Universidad de Valencia ha llevado a cabo simulaciones que exploran el impacto de los campos magnéticos en las frecuencias de oscilación de las estrellas de neutrones tras su fusión. El estudio, publicado en Physical Review Letters, revela que los campos magnéticos pueden provocar desplazamientos en las frecuencias, complicando la interpretación de las observaciones de estas fusiones.
La influencia de los campos magnéticos en la interpretación de datos
El autor principal del estudio, Antonios Tsokaros, destacó la importancia de las futuras observaciones de ondas gravitacionales con telescopios avanzados como Cosmic Explorer, que permitirán detectar las fusiones de estrellas de neutrones y las distintas frecuencias de oscilaciones asociadas. «Estas frecuencias codifican muchas de las características de las estrellas de neutrones. Por lo tanto, identificarlas correctamente nos permitirá comprender muchas de las propiedades aún desconocidas de estos extraordinarios objetos», explicó Tsokaros.
Las estrellas de neutrones presentan propiedades termodinámicas únicas descritas por la EoS. Un solo cucharada de material de una estrella de neutrones puede pesar tanto como el monte Everest. Otro rasgo distintivo es su intenso campo magnético, que durante las fusiones puede alcanzar valores más de mil millones de veces superiores al campo magnético más fuerte creado por el ser humano.
Los investigadores realizaron simulaciones de magnetohidrodinámica general relativista para analizar cómo los campos magnéticos afectan las frecuencias de oscilación de las estrellas de neutrones tras la fusión. Utilizando dos EoS diferentes y tres topologías de campo magnético, encontraron que el campo magnético se amplifica durante la fusión, provocando que el remanente de la fusión oscile y produzca ondas gravitacionales a una frecuencia mayor. Este aumento en la frecuencia puede ocultar desplazamientos provocados por otros factores, como cambios en la EoS, complicando así la interpretación de posibles observaciones.
El profesor Milton Ruiz advirtió que para realizar una evaluación precisa de la fase post-fusión en fusiones binarias de estrellas de neutrones, es esencial incluir los efectos del campo magnético. Ignorar este aspecto podría llevar a conclusiones erróneas sobre las propiedades físicas del sistema.
Este estudio sugiere que los efectos de los campos magnéticos podrían complicar la interpretación de los datos de ondas gravitacionales provenientes de fusiones de estrellas de neutrones. Los investigadores planean corroborar sus resultados mediante simulaciones futuras a resoluciones más altas, que anteriormente eran computacionalmente prohibitivas.
La detección simultánea en 2017 de ondas gravitacionales por LIGO y un estallido de rayos gamma por satélites de la NASA desde la misma fuente cósmica marcó un hito en la astronomía de múltiples mensajeros, impulsando simulaciones en magnetohidrodinámica relativista. Muchas de las características de estas simulaciones solo se identificarán con la próxima generación de detectores de ondas gravitacionales, como el Einstein Telescope y Cosmic Explorer, que captarán las altas frecuencias asociadas con la fusión y post-fusión de estrellas de neutrones.
