A3 Fusion de Binarias Compactas

Tópico

El protagonista de este modelo es el par de objetos compactos que se funde en uno solo.

Dos objetos compactos —estrellas de neutrones, agujeros negros, o una combinación de ambos— en órbita mutua pierden energía orbital al irradiar ondas gravitacionales; esa pérdida de energía acorta la separación entre ambos objetos, y esa separación más corta aumenta, a su vez, la intensidad con la que ambos irradian, cerrando un lazo que se retroalimenta a sí mismo: menos separación produce más radiación, y más radiación produce todavía menos separación, hasta terminar, inevitablemente, en la fusión de los dos objetos en uno solo.

La frecuencia de la onda gravitacional que se emite durante esta espiral final sigue siempre el doble de la frecuencia orbital del propio par, de modo que ambas frecuencias crecen juntas, cada vez más rápido, en los últimos instantes que preceden a la fusión.

La amplitud de esa onda al llegar hasta la Tierra decrece con la distancia que separa a la Tierra de la fuente, y crece tanto con la masa del sistema como con la velocidad de los cuerpos que se están fundiendo; pero aun así, esa amplitud resulta tan pequeña que detectarla exige medir, en los brazos de un interferómetro de varios kilómetros de longitud, un cambio de longitud muchísimo menor que el tamaño de un núcleo atómico.

Dos agujeros negros de treinta masas solares cada uno, orbitando con una separación de apenas una décima de unidad astronómica, tardarían millones de años en fusionarse por su propia cuenta, lo que confirma que los eventos efectivamente detectados son solo el tramo final de una espiral mucho más larga y mucho más lenta. Así, desde el par de objetos compactos con el que arranca este documento hasta ese tramo final detectado con el que termina, pasando por el lazo que se retroalimenta a sí mismo y por la frecuencia de la onda ligada a la frecuencia orbital, la fusión de binarias compactas hace que millones de años de una órbita silenciosa terminen resolviéndose, en sus últimos instantes, en apenas una fracción de segundo de fusión catastrófica.

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