Pols d'estels

Els forats negres són el pal de paller de molts aspectes de l’astrofísica moderna. Poden explicar el final de la vida de les estrelles de molta massa, són un punt de connexió entre la mecànica quàntica i la Relativitat General i estan relacionats amb la creació i evolució de les galàxies espirals com la nostra Via Làctia.

Aquests monstres estel·lars, residus d’estrelles molt massives que exploten de manera espectacular com a supernova, poden xocar entre ells a milions o a milers de milions d’anys llum de distància i, per tant, aquests xocs grandiosos són moltes vegades invisibles, fins i tot,  per als nostres telescopis més potents. Però aquests xocs fan vibrar l’estructura mateixa de l’Univers, la textura de l’espai-temps, una mena de llençol immens de quatre dimensions (3 espacials, l’espai, i una temporal, el temps), tal com prediu la Relativitat General, formulada per Albert Einstein el 1915.

Aquestes vibracions, anomenades ones gravitatòries, es propaguen per tot l’Univers, primerament amb molta intensitat, i, a poc a poc, van minvant la intensitat a mesura que s’expandeixen. És el mateix que passa quan llencem una pedra a l’aigua i les ones es propaguen per tot l’estany i l’amplitud de l’ona va minvant a mesura que s’allunya del punt d’impacte fins que arriba a la costa una ona minúscula.

Des de fa uns pocs anys disposem d’uns meravellosos instruments capaços de detectar i mesurar, quan arriben a la Terra, aquestes infinitesimals variacions de l’espai-temps, les ones gravitatòries. Aquests detectors (LIGO en Estats Units i Virgo en Europa) són capaços de mesurar variacions de la textura de l’Univers de la dècima part de la grandària d’un protó!

Els científics d’aquests observatoris d’ones gravitatòries LIGO i Virgo van anunciar ahir  la detecció de les vibracions causades per la col·lisió de dos forats negres de 66 i 85 masses solars que formaven un sistema orbital lligat binari i com a resultat del xoc van generar un forat negre final d’unes 142 masses solars. El forat negre resultant és el més massiu mai detectat amb ones gravitatòries. Se situa en un rang de masses en el qual un forat negre no ha sigut mai observat abans, ni a través d’ones gravitatòries ni amb observacions telescòpiques. El fet va ocórrer a uns 11 mil milions d’anys llum de nosaltres quan l’Univers encara era molt jove.

Cal destacar un fet que segurament us haurà passat per alt. La suma dels dos forats negres (66 + 85) dóna 151 masses solars. I el forat negre resultant té només 142 masses solars. On ha ant a parar la massa que falta? Efectivament 9 masses solars s’han convertit en l’energia de les ones gravitatòries. La formació del monstre final va durar 0,1 segons així que en una dècima de segons es volatilitzaren 9 masses solars. Això sí que és consum d’energia.

Els forats negres es creen com a resultat explosiu com a supernova d’un estel massiu al final de la seua vida.  La massa màxima d’una estrella és d’unes 120 masses solars. Durant l’explosió supernova s’expulsa gran part de la massa i el que queda col·lapsat al nucli formarà una estrella de neutrons o un forat negre. Els models preveuen masses dels forats negres creats d’un màxim de 20 masses solars. Models més moderns basats en observacions d’ones gravitatòries preveuen valors màxims de la massa d’un forat negre d’unes 50 masses solars. Per tant, com és possible que existeixen forats negres de 66 o 85 masses solars? Quin és el seu origen?

Aquest és el misteri que desconcerta els astrofísics. Quin és el mecanisme que pot produir monstres tan grossos? Algun procés encara desconegut? Aquesta és la meravella de la ciència. Quan creus que ho saps tot, t’ix una observació que et trau de la zona de confort. Ara hi ha feina per a un temps per a un grapat de científics per explicar-ho.

Aquesta és una versió senzilla de l’article que vaig publicar ahir. Sóc conscient que he simplificat molt i he abusat dels exemples. Demane disculpes per això. L’important és remarcat el fet que coneixem encara ben poc dels forats negres.

Imatges;

2.- Cicle de vida d’un estel massiu. De astronomyonline.org/Stars/HighMassEvolution.asp