Por qué la observación de estrellas de neutrones refina la expansión del universo

La combinación de señales de múltiples observaciones de estrellas de neutrones permitió restringir la constante de Hubble, que describe la rapidez con la que se expande el Universo.

Las estrellas de neutrones son los núcleos colapsados de las estrellas masivas y tienen mayores densidades que un núcleo atómico. Sin embargo, se sabe poco sobre las propiedades de la materia en esas condiciones, que no pueden alcanzarse en los laboratorios de la Tierra.

Para estudiar la materia en estos extremos, los investigadores recurren a las colisiones cósmicas, es decir, a las fusiones binarias de estrellas de neutrones. Cuando las estrellas de neutrones colisionan, liberan tanto radiación electromagnética como ondas gravitacionales.

Las observaciones de estas señales distintas del mismo evento, conocidas como astronomía multi-mensajero, pueden utilizarse para estudiar el estado del material inmensamente denso de las estrellas de neutrones y la tasa de expansión del Universo.

El investigador Tim Dietrich, de la Universidad Potsdam, en Alemania, y sus colegas desarrollaron un marco analítico que combinaba los mensajeros de dos fusiones de estrellas de neutrones: el evento de ondas gravitacionales GW170817 y las señales electromagnéticas que lo acompañan, y el evento de sólo ondas gravitacionales GW1904215.

Combinando estos eventos con mediciones electromagnéticas independientes de estrellas de neutrones aisladas y cálculos de la teoría de la física nuclear, Dietrich y su equipo limitaron la ecuación de estado de las estrellas de neutrones, que relaciona la masa y el radio de cada estrella de neutrones.

Este enfoque también proporciona una medida de la constante de Hubble, al encontrar un valor más consistente con las mediciones previas del fondo cósmico de microondas.