Órbita ovalada revela una exótica fusión de estrella de neutrones y agujero negro

Una colisión cósmica con un giro inesperado

Un par de estrellas muertas han hecho historia en las ondas gravitacionales, no solo por colisionar, sino por hacerlo de una manera nunca antes vista. Un equipo de investigación internacional ha confirmado que el evento de ondas gravitacionales GW200105, detectado originalmente por los observatorios LIGO y Virgo en enero de 2020, involucró a una estrella de neutrones y un agujero negro que orbitaban entre sí en una trayectoria claramente elíptica antes de su fusión final. El hallazgo, publicado el 11 de marzo de 2026 en The Astrophysical Journal Letters, marca la primera evidencia directa de una órbita tan excéntrica en un sistema binario de estrella de neutrones y agujero negro.

Por qué se esperaba un círculo

La teoría astrofísica estándar sostiene que los sistemas binarios compactos (pares de remanentes densos como estrellas de neutrones y agujeros negros) deberían circularizarse gradualmente durante millones de años a medida que pierden energía al irradiar ondas gravitacionales. Para cuando un par de este tipo está lo suficientemente cerca como para fusionarse y producir una señal detectable, los científicos esperaban que la órbita fuera casi perfectamente redonda. GW200105 rompe esa regla de manera decisiva.

Utilizando un nuevo modelo de forma de onda gravitacional desarrollado en el Instituto de Astronomía de Ondas Gravitacionales de la Universidad de Birmingham, los investigadores realizaron un riguroso análisis bayesiano comparando miles de plantillas de señales teóricas con los datos reales de LIGO y Virgo. El veredicto: una órbita circular puede descartarse con un 99,5% de confianza. La excentricidad orbital mediana del sistema se midió en aproximadamente 0,14 a una frecuencia de onda gravitacional de 20 Hz: sutil, pero inconfundible.

Reescribiendo el registro de masas

El modelo de órbita excéntrica no solo cambió la imagen orbital, sino que también corrigió las estimaciones de masa. Los análisis previos de GW200105, que habían asumido una órbita circular, habían subestimado la masa del agujero negro y sobreestimado la de la estrella de neutrones. El nuevo estudio revisa esas cifras al alza para el agujero negro a aproximadamente 11,5 masas solares (desde 8,9) y a la baja para la estrella de neutrones a aproximadamente 1,5 masas solares (desde 1,9). La fusión finalmente produjo un agujero negro aproximadamente 13 veces más masivo que el Sol.

Un pasado turbulento

La pregunta más apremiante que plantea el descubrimiento es: ¿cómo terminó la órbita siendo ovalada en primer lugar? El equipo de investigación, liderado por científicos de la Universidad de Birmingham, la Universidad Autónoma de Madrid y el Instituto Max Planck de Física Gravitacional, apunta a interacciones gravitacionales dramáticas como el culpable más probable.

Se barajan tres escenarios de formación:

• Cúmulos estelares densos, como cúmulos globulares o núcleos galácticos, donde los encuentros estelares cercanos pueden impulsar a los sistemas binarios a órbitas excéntricas
• Sistemas estelares triples jerárquicos, en los que un tercer compañero perturba gravitacionalmente el binario interno, impidiendo la circularización
• Interacciones caóticas de múltiples cuerpos en entornos estelares concurridos que ensamblan dinámicamente el par en lugar de permitir que evolucione de forma aislada

"Esta es una prueba convincente de que no todos los pares de estrellas de neutrones y agujeros negros comparten el mismo origen",

señalaron los investigadores, enfatizando que el universo parece producir estos binarios extremos a través de múltiples vías distintas.

Abriendo nuevas ventanas a la física extrema

El estudio también representa la primera medición simultánea tanto de la excentricidad orbital como de la precesión orbital inducida por el espín en un sistema de estrella de neutrones y agujero negro, aunque no se encontró evidencia convincente de precesión en este caso, lo que sugiere que la excentricidad fue impulsada por la dinámica de formación en lugar de los efectos del espín.

A medida que LIGO, Virgo y el observatorio KAGRA continúan acumulando detecciones, que ahora se cuentan por cientos, GW200105 sirve como un recordatorio de que el cielo de ondas gravitacionales guarda sorpresas que desafían incluso los modelos astrofísicos bien establecidos. Las futuras detecciones con mayor sensibilidad pueden revelar si las fusiones excéntricas son rarezas extrañas o una población oculta significativa en el cosmos.